Het kleinste zoogdier in de oceaan vertrouwt niet op blubber of een groot lichaam om lekker warm te blijven
Een nieuwe studie laat zien hoe het hoge metabolisme van volwassen en babyzeeotters begint op cellulair niveau.
Het geheim van zeeotters om warm te blijven zit niet in dikke blubbervoorraden. Het zit in hun spieren.
Lekken in de energieopwekkende delen van spiercellen helpen otters een rustmetabolisme te behouden dat drie keer zo snel is als voorspeld voor een wezen van hun grootte, rapporteren onderzoekers in de 9 juli Wetenschap. De vondst toont hoe otters de uitdaging aangaan om warm te blijven op zee – en kan ook van toepassing zijn op andere zeezoogdieren.
“Dit zou een game changer kunnen zijn in termen van hoe we denken over de evolutie van alle zeezoogdieren, niet alleen zeeotters”, zegt Terrie Williams, een ecofysioloog aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, die niet betrokken was bij het onderzoek. Om in koude oceanen te wonen, moeten zoogdieren manieren hebben ontwikkeld om hun lichaamstemperatuur te regelen te midden van de kou. “Voor mij is dit waarschijnlijk een van de duidelijkste bewijzen die zeggen: ‘Hier is hoe ze het deden'”, zegt Williams.
Andere zeezoogdieren hebben ook een hoog metabolisme om met koud water om te gaan, maar ze vertrouwen ook vaak op grote lichamen en blubber om lekker warm te blijven (SN: 14/12/18). Zeeotters zijn mager en compact, de kleinste zoogdieren in de oceaan, dobberen als harige tonnen op golven. En de isolerende eigenschappen van de vacht van zeeotters – de dichtste ter wereld – kunnen ze niet volledig beschermen tegen te veel warmteverlies. Water transporteert warmte 23 keer zo efficiënt als lucht, en kleine lichamen met minder oppervlakte verliezen sneller warmte, zelfs als ze bedekt zijn met pluisjes.
“Een klein zeezoogdier zijn in koud water vormt een echte thermische uitdaging”, zegt Traver Wright, een vergelijkende fysioloog aan de Texas A&M University in College Station. Wetenschappers wisten al dat zeeotters afhankelijk zijn van een extreem metabolisme om een lichaamstemperatuur van gemiddeld 37° Celsius te behouden, waarbij ze elke dag 25 procent van hun lichaamsgewicht aan voedsel eten (SN: 13-6-14). Maar onderzoekers begrepen de cellulaire oorsprong van “dat opgevoerde metabolisme voor warmteopwekking” niet, zegt Wright.
Wright en collega’s zochten naar de warmtebron in de spieren van otters. Skeletspieren vormen 40 tot 50 procent van de lichaamsmassa van de meeste zoogdieren, dus het beïnvloedt het metabolisme van het hele lichaam. Het team verzamelde weefsel van 21 in gevangenschap levende en wilde zeeotters, variërend van baby’s tot volwassenen. Vervolgens hebben onderzoekers met behulp van een apparaat dat een respirometer wordt genoemd, de ademhalingscapaciteit van otterspiercellen gemeten in verschillende toestanden van zuurstofstroom in vergelijking met andere dieren – waaronder mensen, Iditarod-sledehonden en zeeolifanten. De snelheid van de zuurstofstroom biedt een indirecte meting van de warmteproductie van cellen.
Lekken in mitochondriën – het energiegenererende deel van cellen – genereren extra warmte en veroorzaken het extreme metabolisme van zeeotters, vonden de onderzoekers. Metabolisme beschrijft hoe voedsel in cellen wordt omgezet in energie. Mitochondriën pompen protonen over hun binnenmembraan om energie op te slaan die kan worden gebruikt om de cel van stroom te voorzien. Maar als die protonen terug over het membraan lekken voordat ze voor werk worden gebruikt, gaat die energie verloren als warmte. Omdat deze protonlekken de hoeveelheid energie die verloren gaat als warmte vergroten, moeten otters meer voedsel eten om die verloren energie in te halen, waardoor hun metabolisme op gang komt.
Andere zoogdieren – waaronder extreem kleine muizen met een hoog metabolisme – kunnen op deze manier ook warmte genereren. Maar zeeotters zijn er veel beter in: deze protonlekken zijn goed voor ongeveer 40 procent van de totale ademhalingscapaciteit van de spiercellen van otters, hoger dan enig ander bekend zoogdier. Door op deze manier warmte te produceren, blijven de dieren comfortabel in de Stille wateren van 0° C. “Die boodschap is luid en duidelijk, en gewoon briljant”, zegt Williams.
De hoge lekcapaciteit van zeeotters “is niet noodzakelijkerwijs wat ze de hele tijd gebruiken”, zegt Wright, maar kan waarschijnlijk worden geactiveerd wanneer otters meer warmte moeten genereren. Wetenschappers weten nog niet hoe de cellen van otters dit proces aan- en uitzetten.
Babyotters hebben nog niet de spiermassa om warm te blijven door deze lekken, maar hun spiercellen genereren warmte bij volwassen snelheden, ontdekten de onderzoekers, wat aantoont dat protonlek vroeg begint. Het vinden van vergelijkbare lekcapaciteiten bij wilde en gevangen otters van verschillende leeftijden suggereert dat deze lekken de “drijvende kracht” zijn achter het metabolisme van otters, zegt Wright.
Het is nog niet duidelijk of otters deze eigenschap erven of ontwikkelen door blootstelling aan koud water. “We weten niet of dit inherent is”, zegt Wright, “of dat dit iets is dat snel na de geboorte optreedt als middel om op verzoek warmte op te wekken.”
Het vinden van de cellulaire bron van het opgevoerde metabolisme van zeeotters zou wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe andere zeezoogdieren omgaan met ijskoud water. En het zou kunnen leiden tot nieuwe inzichten in hoe de voorouders van deze wezens zich voor het eerst ontwikkelden om in de zeeën te leven en te gedijen.
