En kvinnlig nakna mullråtta |

Konstiga och fascinerande gnagare

Nakna mullråttor gräver gnagare med ett underligt utseende och några fantastiska funktioner. En ny upptäckt har ökat deras konstighet. Forskare visste redan att djuren är resistenta mot vissa slags smärta och får sällan cancer. Nu har forskare funnit att djuren kan överleva i upp till arton minuter i en miljö utan syre. Med tanke på att gnagare är däggdjur som oss, är mollråttens funktioner spännande. Att förstå dess förmågor kan vara användbart när det gäller att förstå mänsklig biologi och kanske till och med för att hantera några av våra hälsoproblem.

Fysiskt utseende

Naken mullråttor ( Heterocephalus glaber ) lever i östra Afrikas öknar i stora, underjordiska kolonier. De är varken mol eller råttor, men de är gnagare. Djuren har grå till rosa hud som är skrynkliga och sitter löst på kroppen. Huden bär mycket lite hår. Djuren är dock inte helt nakna. De har sensoriska borst i ansiktet samt fina men glesa hår på kroppen.

Kroppen hos en naken mulråttan har en rörform. Även om ögonen är små är djuren inte blinda, som ibland påstås. Men de har dålig syn. Cornell University-professorn i videon nedan säger att ögonen endast används för att skilja ljus från mörkt. Det finns ingen yttre öronklaff, men det finns ett hål på sidan av huvudet för att låta ljudvågor komma in i örat.

Djuren har två långa övre snittar som sticker ut utanför deras läpp strax under näsborren. De har också två utskjutande nedre snittar. Eftersom tänderna är utanför munnen kan djuret hålla sina läppar stängda medan de gräver en tunnel. Detta hindrar den från att svälja mark.

Naken mullråttor är närmare besläktade med marsvin och svin än råttor och mullvader.

På det här fotot av ätande nakna mullråtta som ätas kan de övre och nedre snittarna tydligt ses. |

Life Underground

Mullråttkolonin kan vara mycket stor. Forskare säger att det kan finnas från tjugo till tre hundra djur i gruppen, även om sjuttio till åttio djur är den vanligaste kolonistorleken. Graven kan sträcka sig över ett stort område och är organiserat i olika kammare, eller "rum". Dessa har specifika syften, inklusive att tjäna som barnkammare, ett matlagringsområde, en sovplats eller en toalett.

Djuren matar på underjordiska rötter och knölar och får allt vatten de behöver från maten. De äter också sitt båge för att extrahera extra näring från osmält mat. Gnagarna spelar rollen i bågen utöver att äta den, vilket ger dem den typiska lukten av kolonin. Detta gör att djuren kan identifiera kolonimedlemmar. Luktanvändning är viktig eftersom gnagarna har dålig syn och lever i ett mörkt område.

Naken mullråttor är stämdjur och har god hörsel. Forskare har upptäckt att de producerar minst arton distinkta vokaliseringar. Ljud är en viktig kommunikationsmetod för dem. Djuren som hittar mat som inte kan flyttas informerar de andra medlemmarna i kolonin om sina upptäckter via ljud och beteende. Gnagarna kan springa lika snabbt bakåt som framåt i sina tunnlar.

För att skapa en ny tunnel i deras hål, arbetar mullråttorna samarbete. De bildar en kedja av djur. Det första djuret tar bort marken från ett område och de andra sparkar det bakåt genom kedjan tills jorden når ytan.

Organisationen av kolonin

Kolonin styrs av den dominerande kvinnan eller drottningen. Hon är det enda djuret som avlar. Hennes kropp blir längre och större när hon blir drottningen, vilket gör att hon kan innehålla fler valpar. Om det behövs kämpar hon för att behålla sin roll i kolonin.

Drottningen tillåter bara två eller tre av män att para sig med henne och sägs ofta föda upp till tjugo-sju valpar åt gången. Forskaren i videon ovan säger dock att den största kullen på Cornell innehöll trettiotre valpar. Den vanliga kullstorleken är tolv till arton valpar. Graviditetsperiod är ungefär sjuttio dagar. Drottningen kan föda upp fyra till fem gånger per år, vilket hjälper kolonin att bli mycket stor.

De andra medlemmarna i kolonin är kända som arbetare eller soldater. De har specifika jobb, som att mata och ta hand om drottningen, ta hand om valparna, gräva tunnlar, söka efter mat och skydda kolonin från fiender. De arbetar som en grupp för att bekämpa rovdjur ormar.

Det är intressant att mullvårtkolonin har en social organisation som liknar en bi-koloni. Gnagarna och insekterna är väldigt olika djur, men ändå har de utvecklat ett liknande sätt att leva.

Borsten och hårstrån kan ses på kroppen på denna nakna mullråtta. |

Avsaknad av evolutionärt tryck för att reglera deras kroppstemperatur, de är också det enda kända blodblodande däggdjur på planeten.

- Ewan St. John Smith, via The Conversation

Överraskande fakta om nakna mullråttor

  • Huden hos vuxna nakna mullråttor kan inte upptäcka smärta orsakad av syra eller av capsaicin från heta paprika. Den första förmågan kan vara mycket användbar i tunnlar fyllda med utandad koldioxid, eftersom kemikalien reagerar med vatten och bildar kolsyra. (Djuren upplever smärta i andra situationer.)
  • Det hävdas ofta att djuren inte får cancer. Det kan vara mer exakt att säga att de sällan får sjukdomen eftersom minst två djur i fångenskap har utvecklat tillstånd som åtminstone liknar cancer. Huruvida djuren någonsin får sjukdomen i naturen är okänt.
  • Till skillnad från de flesta andra däggdjur reglerar inte nakna mullråttor sin inre kroppstemperatur särskilt bra. De sägs ofta vara "kallblodiga", vilket innebär att deras kroppstemperatur är ungefär som miljön. De måste kamma sig ihop på kalla nätter så att de håller varma.
  • Djur som hålls i fångenskap har kunnat tugga igenom betong.
  • Djuren har levt så länge som trettiotvå år i fångenskap. De lider inte av artros när de åldras, en störning som äldre människor ofta upplever. De flesta gnagare av liknande storlek som mullråttan dör när de är fem år eller yngre.

Enligt en forskare som studerar nakna mullråttor är en nyckelmolekyl som är involverad i djurets oförmåga att känna smärta från syra också involverad i en genetiskt orsakad förändring i människors smärta uppfattning. Ewan St. John Smith vid University of Cambridge säger att kliniska prövningar med ett smärtstillande medel baserat på denna kunskap pågår.

Att leva utan syre

Tunnlarna i den nakna molråttkolonin har låg syreinnehåll och hög koldioxidnivå, men detta verkar inte stör djuren alls. Hypoxia är ett tillstånd där en otillräcklig mängd syre når vävnaderna. Denna definition gäller inte särskilt bra för nakna mullråttor, även om mängden syre i kroppen är låg, verkar de inte ha några dåliga effekter.

Under 2017 tillkännagavs en fantastisk upptäckt. En grupp forskare rapporterade att de nakna mullråttorna i sin studie överlevde i minst arton minuter utan syre alls i deras miljö. Djuren förlorade medvetandet och hjärtat och andningsfrekvensen minskade väsentligt, men de dog inte. När syre återfördes till deras miljö återhämtade de sig och uppförde sig normalt.

Möss som hålls i den syrefria miljön dog efter en minut. Alla mullråttorna överlevde i arton minuter. Tre mullråttor kvar i miljön längre var döda efter trettio minuter. Ämnet om grymhet mot djur kan säkert tas upp på denna punkt, men om denna obehagliga tanke ignoreras är resultaten av experimentet mycket intressanta.

Forskarna upptäckte också att mullråttorna levde utan problem i luften med endast 5% syre. (Luft innehåller normalt nära 21% syre.) Efter fem timmars titt på djuren i försökskammaren och ingen effekt av det låga syreinnehållet slutade forskarna projektet och returnerade djuren till deras livsmiljö. Däremot dog möss efter femton minuter i atmosfären med låg syre.

Förmågan hos nakna mullråttor att överleva utan syre är relaterad till ett problem med glykolys som de kan kompensera för och vi kan inte.

glykolys

Människor och andra däggdjur får energi främst från glukos. Den kompletta processen för att producera energi från ett enkelt socker kallas cellulär andning. Det involverar en kedja med tio reaktioner som kallas glykolys samt andra reaktioner som följer glykolys. Cellulär andning kräver syre, varför vi måste andas in gasen. Glykolys på egen hand kräver dock inte syre.

Energin som frigörs genom cellulär andning lagras i ATP (adenosintrifosfat) molekyler. Glykolys producerar ATP-molekyler, men mycket färre än resten av den cellulära respirationsprocessen. ATP kan snabbt brytas ner när energi behövs.

De tio stegen i glykolys |

Varje lila steg i diagrammet ovan representerar nedbrytningen av en ATP-molekyl. De gula stegen representerar tillverkningen av ATP-molekyler. Eftersom steg 7 till 10 inträffar två gånger finns det en nettotillverkning av två ATP-molekyler per glukosmolekyl. En pil som pekar i två riktningar betyder att en reaktion är reversibel. Under anaeroba förhållanden omvandlas pyruvat som framställs i glykolys till mjölksyra.

En miljö med låg syre

Glykolys kan och förekommer utan syre. När det sker utan stegen som normalt följer den, görs emellertid kemikalier som kan hämma tidiga reaktioner i glykolysvägen och kan nå en kritisk nivå.

Forskarna upptäckte att i nakna mullråttor hämmades ett enzym som kallas fosfofruktokinas i en miljö med låg syre. Detta enzym styr reaktion tre av glykolys. (Det representeras av PFK i illustrationen ovan.) När enzymet hämmas stoppas glykolys och processerna som följer det, ATP-molekyler görs inte och celler berövas energi och dör. Kropparna av nakna mullråttor har dock en lösning på detta problem.

Fruktosanvändning i nakna mullråttor

Forskarna fann oväntat höga koncentrationer av fruktos i kropparna hos djuren placerade i en miljö utan syre. Webbplatsen eller platserna i kroppen som släppte denna fruktos är för närvarande okänd. Forskarna upptäckte också att djuren innehöll en hög nivå av en molekyl som kallas GLUT5, som transporterar fruktos till celler, liksom en hög nivå av ett enzym som kallas ketohexokinas.

Ketohexokinas förändrar fruktos till fruktos-1-fosfat. I råttor med nakna mullvad går fruktos-1-fosfat in i en reaktionskedja som gör att djuren kan producera tillräckligt med energi för överlevnad (men inte för medvetande) utan närvaron av miljösyre.

Forskare säger att det kan finnas andra faktorer som är ansvariga för gnagarnas överlevnad förutom deras användning av fruktos. Dessa faktorer kan inkludera en låg kroppstemperatur jämfört med andra däggdjur och en låg metabolism. Fortfarande är många forskare intresserade av resultaten av studien eftersom de är så ovanliga för ett däggdjur.

F1P (fruktos-1-fosfat) kunde inte upptäckas i normoxiska hjärnor men förekom i betydande mängder endast i anoxiska nakna mullråttor-hjärnor.

- Park et al, Science journal, AAAS

Pacific Science Center i Seattle har en webbkamera som låter människor titta på den nakna mullrådsutställningen från sitt hem. Videon ovan gjordes av webbkameran och är påskyndad. Alla djur som flydde från livsmiljön återlämnades säkert till sitt hem.

Möjliga tillämpningar av forskningen

Forskarna som studerar fruktosanvändning i mullråttor tror att deras upptäckter kan hjälpa människor. Personer som får hjärtattack eller stroke utvecklar ofta hypoxi omedelbart efter incidenten. Hjärnan behöver i synnerhet en konstant tillförsel av syre så att den kan producera energi. Om den inte får denna energi börjar cellerna att dö. Produktion av energi från fruktos utan syrebehov som nakna mullråttor kan vara till hjälp för att förhindra eller minska vävnadsskador efter en stroke eller hjärtattack. Det kan till och med rädda liv medan patienter väntar på att andra behandlingar ska fungera.

En av forskarna som är involverade i gnagarforskningen undrar om djuphavsdykare som håller andan länge under jakt på pärlor eller under fridag har omedvetet utlöste ett system relaterat till det i nakna mullråttor. Detta är rena spekulationer för tillfället, men det är en intressant idé att tänka på.

Det är möjligt att förståelse för hälsosamma åldrande av mullråttor och deras motståndskraft mot smärta och cancer också kan vara till hjälp för människor. Det är en intressant aktivitet att tänka på de funktioner som en dag kan gälla för människor. Djuren har några fantastiska och bisarra egenskaper. De är fascinerande varelser att studera.

referenser

  • Naken mullvattensfakta från San Diego Zoo
  • Däggdjur som kan överleva utan syre från CNN (Den här artikeln innehåller en intervju med en forskare som är involverad i forskningen.)
  • Syreberövande hos nakna mullråttor (en diskussion om forskningsresultaten från America Association for the Advancement of Science, eller AAAS)
  • Fruktosdriven glykolys i råttor med nakna molar (originalpapperet från tidskriften Science, American Association for the Advancement of Science)
  • Information om djuren skriven av en forskare som studerar dem från The Conversation
  • Den nakna mullvårkamwebben på Pacific Science Center erbjuder intressant utsikt över de levande djuren.