A vida no frio pode ser difícil para os animais. Conforme o corpo resfria, órgãos, incluindo o cérebro e os músculos, ficam mais lentos.
A temperatura corporal de animais como répteis e anfíbios depende principalmente da temperatura de seu ambiente – mas os mamíferos podem aumentar seu metabolismo, usando mais energia para aquecer seu corpo. Isso permite que vivam em áreas mais frias e permaneçam ativos quando as temperaturas caem à noite ou durante os meses de inverno.
Embora os cientistas saibam que os mamíferos podem aumentar seu metabolismo no frio, não está claro quais órgãos ou tecidos estão usando essa energia extra para gerar mais calor. Ficar aquecido é especialmente desafiador para pequenos mamíferos aquáticos como lontras marinhas, então queríamos saber como elas se adaptaram para sobreviver ao frio.
Montamos uma equipe de pesquisa com experiência em metabolismo humano e de mamíferos marinhos, incluindo Heidi Pearson da Universidade do Alasca Sudeste e Mike Murray do Aquário da Baía de Monterey. Compreender o uso de energia em animais adaptados à vida no frio também pode fornecer pistas para a manipulação do metabolismo humano.
Metabolismo da lontra marinha
É especialmente difícil para os mamíferos que vivem na água se manterem aquecidos, porque a água conduz o calor para longe do corpo muito mais rápido do que o ar. A maioria dos mamíferos marinhos tem corpos grandes e uma espessa camada de gordura ou gordura para isolamento.
As lontras marinhas são os menores dos mamíferos marinhos e não têm essa camada espessa de gordura. Em vez disso, elas são isoladas por meio de um pelo mais denso de qualquer mamífero, com um milhão de fios de cabelo por polegada quadrada (cerca de 6,45 centímetros quadrados). Essa pele, no entanto, exige muita manutenção, com cuidados regulares. Cerca de 10% da atividade diária de uma lontra marinha envolve a manutenção da camada isolante de ar presa em seu pelo.
O pelo denso não é suficiente, por si só, para manter aquecidas as lontras do mar. Para gerar calor corporal suficiente, sua taxa metabólica em repouso é cerca de três vezes maior do que a da maioria dos mamíferos de tamanho semelhante. No entanto, essa alta taxa metabólica tem um custo.
Para obter energia suficiente para abastecer a alta demanda, as lontras marinhas devem comer mais de 20% de sua massa corporal em alimentos todos os dias. Em comparação, os humanos comem cerca de 2% de sua massa corporal – cerca de 1,3 kg de comida por dia para uma pessoa de 70 kg.
De onde vem o calor?
Quando os animais comem, a energia de seus alimentos não pode ser usada diretamente pelas células para fazer o trabalho. Em vez disso, o alimento é dividido em nutrientes simples, como gorduras e açúcares. Esses nutrientes são então transportados no sangue e absorvidos pelas células.
Dentro da célula existem compartimentos chamados mitocôndrias, onde os nutrientes são convertidos em ATP – uma molécula de alta energia que atua como a moeda de energia da célula.
O processo de conversão de nutrientes em ATP é semelhante a como uma barragem transforma a água armazenada em eletricidade. Conforme a água flui da barragem, ela produz eletricidade girando as pás conectadas a um gerador – semelhante ao vento que gira as pás de um moinho de vento. Se a barragem estiver vazando, parte da água – ou energia armazenada – é perdida e não pode ser usada para produzir eletricidade.
Da mesma forma, mitocôndrias com vazamento são menos eficientes na produção de ATP a partir de nutrientes. Embora a energia vazada nas mitocôndrias não possa ser usada para fazer trabalho, ela gera calor para aquecer o corpo da lontra marinha.
Todos os tecidos do corpo usam energia e produzem calor, mas alguns tecidos são maiores e mais ativos do que outros. O músculo representa 30% da massa corporal da maioria dos mamíferos. Quando ativos, os músculos consomem muita energia e produzem muito calor. Sem dúvida, você já passou por isso, seja esquentando durante o exercício ou tremendo de frio.
Para descobrir se o metabolismo muscular ajuda a manter as lontras marinhas aquecidas, estudamos pequenas amostras de músculos de lontras marinhas com tamanho e idade variando de filhotes recém-nascidos a adultos. Colocamos as amostras musculares em pequenas câmaras projetadas para monitorar o consumo de oxigênio – uma medida de quanta energia é usada. Ao adicionar soluções diferentes que estimularam ou inibiram vários processos metabólicos, determinamos quanta energia a mitocôndria poderia usar para fazer ATP – e quanta energia poderia ir para o vazamento produtor de calor.
Descobrimos que as mitocôndrias nos músculos das lontras marinhas podem vazar muito, permitindo que as lontras aumentem o calor em seus músculos sem atividade física ou tremores. Acontece que o músculo da lontra marinha é bom em ser ineficiente. A energia “perdida” na forma de calor, ao transformar nutrientes em movimento, permite que sobrevivam ao frio.
Notavelmente, descobrimos que os filhotes recém-nascidos têm a mesma capacidade metabólica dos adultos, embora seus músculos ainda não tenham amadurecido para nadar e mergulhar.
Implicações mais amplas
Nossa pesquisa demonstra claramente que o músculo é importante para mais do que apenas movimento. Como os músculos constituem uma grande parte da massa corporal, mesmo um pequeno aumento no metabolismo muscular pode aumentar drasticamente a quantidade de energia que um animal usa.
Isso tem implicações importantes para a saúde humana. Se os cientistas descobrirem maneiras de aumentar de forma segura e reversível o metabolismo do músculo esquelético em repouso, os médicos poderão usar isso como uma ferramenta para reduzir as taxas de aumento da obesidade, aumentando a quantidade de calorias que um paciente pode queimar. Por outro lado, a redução do metabolismo do músculo esquelético pode conservar energia em pacientes que sofrem de câncer ou outras doenças debilitantes e pode reduzir os alimentos e os recursos necessários para apoiar os astronautas em voos espaciais de longa duração.
Fonte: The Conversation/ Traver Wright, Melinda Sheffield-Moore e Randall Davis
Tradução: Redação Ambientebrasil / Maria Beatriz Ayello Leite
Para ler a reportagem original em inglês acesse: https://theconversation.com/sea-otters-demonstrate-that-there-is-more-to-muscle-than-just-movement-it-can-also-bring-the-heat-165804
