Куропатки пожертвовали иммунитетом ради Арктики
В холодный период года обитатели Арктики сталкиваются с нехваткой пищи, что вынуждает многих из них мигрировать или резко снижать уровень метаболизма. Тем не менее некоторые виды птиц и млекопитающих не только зимуют в высоких широтах, но и остаются активными. Чтобы пережить суровый сезон, им необходимо разумно управлять энергетическими ресурсами, используя их в первую очередь для терморегуляции, сокращая расходы на другие функции организма.
Иммунная система расходует много энергии, поэтому неудивительно, что животным приходится идти на компромисс между её работой и поддержанием температуры тела. В результате интенсивность иммунных реакций в холодное время года у многих видов теплокровных обитателей Арктики снижается. При этом пока неясно, что именно служит причиной для сезонных изменений иммунитета — температура, длина светового дня или состояние организма.
Шведские и норвежские учёные под руководством Андреаса Норда из Лундского университета проанализировали баланс между работой иммунной системы и терморегуляцией на примере шпицбергенского подвида тундровой куропатки (Lagopus muta hyperborea), населяющего одноименный архипелаг и Землю Франца-Иосифа. Это единственный из видов птиц, который зимует так далеко на севере, что делает его идеальным объектом для подобных исследований. Результаты опубликованы в журнале Journal of Experimental Biology.
Эксперименты проводились с двенадцатью взрослыми самцами, шесть из которых появились на свет в неволе, а шесть были отловлены на Шпицбергене в возрасте одной-трёх недель. В вольерах, где жили куропатки, поддерживалась продолжительность светового дня, соответствующая северным широтам, на которых находится архипелаг.
Зимой птицам, содержавшимся в полной темноте при температуре 0℃, ввели липополисахарид кишечной палочки (Escherichia coli) — непатогенный антиген, запускающий врождённую иммунную реакцию, которая проявляется в форме лихорадки. После этого у куропаток измеряли температуру тела, скорость метаболизма в покое и уровень биомаркеров иммунного ответа. Кроме того, в течение трёх недель после заражения фиксировались аппетит птиц и изменения массы их тела. Затем эксперимент повторили при других условиях: зимой в полной темноте и после резкого снижения температуры до −20℃, а также весной при круглосуточном освещении и температурах 0℃ и −20℃.
Оказалось, что у куропаток, которых подвергали ложному заражению зимой, метаболизм был в среднем на 4% ниже базового уровня, в то же время весной инъекция повышала уровень обмена веществ в среднем на 9%. Это говорит о том, что в зимний период птицы предпочитали тратить меньше энергии на борьбу с инфекцией.
Биомаркеры иммунной реакции также вели себя необычно. Уровень большинства из них снижался через 10 часов после заражения, а затем либо медленно рос, либо оставался на низком уровне. Судя по этим данным, организм куропаток расходовал уже имеющиеся иммунные клетки и очень медленно синтезировал новые. Долгий период отказа от пищи и снижения массы тела после заражения, составлявший в среднем девять дней, также указывает на медленное выведение токсинов из организма.
Таким образом, при дефиците пищи в холодный сезон тундровые куропатки снижали расходы энергии на борьбу с инфекциями, чтобы не тратить ресурсы, необходимые для терморегуляции. Эта стратегия может показаться рискованной, поскольку она повышает их уязвимость к инфекциям в холодное время года. Однако авторы исследования предполагают, что такой компромисс оправдан в условиях Крайнего Севера, где разнообразие и скорость передачи патогенов невелики на протяжении большей части года.
Естественно, это не единственный инструмент, который помогает куропаткам пережить арктическую зиму. Не менее важную роль играет теплоизоляционное оперение, запасы жира и снижение двигательной активности. Но, к сожалению, быстрое изменение климата и освоение Арктики человеком может поставить существование этих удивительных птиц под угрозу.
Фото: Ю. Богомолова