En 2020, el fisiólogo evolutivo Jay Storz escaló el volcán Llullaillaco, en la frontera entre Chile y Argentina, siguiendo un rumor que le habían contado unos andinistas: que en la cumbre del segundo volcán activo más alto del mundo había ratones. A 6.739 metros de altitud, donde la presión atmosférica equivale al 44% de la que existe al nivel del mar y la temperatura puede caer por debajo de los -30°C, capturó uno con sus propias manos. «¡Un ratón!», le gritó al guía boliviano Mario Pérez Mamani.
Cinco años después, ese encuentro se convirtió en un paper publicado en Science esta semana. El equipo de Storz, junto al mastozoólogo Guillermo D’Elía de la Universidad Austral de Chile y el genetista Schuyler Liphardt, reunió 167 genomas completos de la especie Phyllotis vaccarum distribuidos desde la costa del Pacífico hasta las cumbres andinas. Lo que encontraron en esos genomas y en la fisiología de los animales desafía las explicaciones habituales sobre cómo los vertebrados se adaptan a la altura extrema.
El mayor rango altitudinal de cualquier mamífero: del mar a casi 7.000 metros
En la cima del Llullaillaco no hay vegetación visible, ni árboles, ni praderas. Solo roca volcánica, hielo, nieve y viento constante. El contenido estomacal de los ejemplares capturados en la cumbre reveló restos de plantas que no crecen a esa altitud, entre ellas hojas de coca y ajo, lo que lleva a los investigadores a especular que los ratones se alimentan de residuos abandonados por montañistas. «La hoja de coca suele usarse para combatir el mal de altura», explicó D’Elía. «Ahí arriba todo funciona como un ultracongelador. Las cosas no se pudren».
La sorpresa: la adaptación no está en la sangre sino en los músculos
La hipótesis de partida del equipo era razonable: en prácticamente todos los animales conocidos que viven a gran altitud, la adaptación a la hipoxia pasa por modificaciones en la hemoglobina, la proteína que transporta oxígeno en la sangre. Las llamas tienen hemoglobinas con mayor afinidad por el oxígeno. Los gansos andinos, que cruzan el Himalaya durante sus migraciones, también. Algunas poblaciones humanas del Tíbet y de los Andes tienen variantes genéticas en genes relacionados con la hemoglobina que les dan ventaja en altura.
En el ratón orejudo andino, eso no ocurre. «Fue una sorpresa», admitió Storz. La hemoglobina era funcionalmente idéntica en los ejemplares de altura y en los del nivel del mar. La diferencia estaba en otro lugar: los músculos.
El equipo trasladó ejemplares capturados tanto en las cumbres como en la costa al laboratorio del fisiólogo Pablo Sabat en la Universidad de Chile, donde los sometió a condiciones que reproducían la hipoxia extrema. Los ratones de altura mantenían una capacidad aeróbica significativamente mayor bajo oxígeno escaso, es decir, seguían produciendo energía de forma eficiente cuando el oxígeno disponible era mínimo. Los análisis mostraron que parte de esa ventaja venía de cambios en el metabolismo muscular que aumentan la termogénesis por escalofrío, la generación de calor mediante contracción involuntaria de los músculos. Los ratones de cumbre podían mantener su temperatura corporal constante incluso bajo niveles de hipoxia equivalentes a los de 6.700 metros. Los de costa no.
El genoma: selección intensa pese a que los genes fluyen entre cumbres y costas
El análisis de los 167 genomas deparó otra sorpresa. Lo lógico habría sido que las poblaciones de altura y las de la costa fueran genéticamente muy distintas, separadas por miles de generaciones de adaptación a ambientes radicalmente diferentes. Pero no lo son. «Existe un flujo génico continuo», explicó Liphardt. «Los genes circulan entre las poblaciones desde la base hasta la cima y viceversa». Los ratones del nivel del mar y los de 6.700 metros son, en su genoma general, muy parecidos.
Eso convierte lo que están haciendo en algo notable: adaptarse a uno de los ambientes más extremos del planeta a pesar de que los genes de individuos no adaptados siguen entrando constantemente en la población de altura. Para que eso funcione, la selección natural sobre los genes relevantes tiene que ser extraordinariamente intensa. Y es exactamente eso lo que encontró el equipo: los cambios adaptativos están concentrados en un conjunto reducido de genes directamente relacionados con la supervivencia en condiciones extremas.
Entre los más llamativos está la familia GSTM (Glutatión S-transferasa Mu), implicada tanto en la eliminación de moléculas tóxicas generadas por el estrés oxidativo de la hipoxia como en la degradación de compuestos químicos presentes en las plantas. «Sabíamos que estos genes ayudan a combatir el estrés oxidativo producido por la hipoxia, pero también participan en el metabolismo de compuestos tóxicos de origen vegetal», explicó Liphardt. La conexión con el contenido estomacal, con las hojas de coca y las plantas de las laderas, abre una línea de investigación que el equipo ya tiene prevista. Como detalla el artículo publicado en Science, el próximo paso será determinar si esos compuestos vegetales están relacionados con las señales de selección encontradas en los genes GSTM.
