Тюленихи Уэдделла пожертвовали способностью нырять ради снабжения детенышей железом

Зоологи выяснили, что самки тюленей Уэдделла с молоком передают потомству большие объемы железа. Это помогает детенышам дольше задерживать дыхание и лучше нырять, что повышает их шансы научиться самостоятельно добывать пищу. Однако сами тюленихи в результате сталкиваются с нехваткой железа, которая приводит к сокращению концентрации гемоглобина и миоглобина и ограничивает их способность нырять. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature Communications.

Самки млекопитающих в период лактации должны выдерживать баланс между производством молока для детенышей и нуждами собственного организма. Специалисты подробно изучили, как происходит распределение калорий между кормящей матерью и ее потомством. Однако вместе с молоком молодые млекопитающие также получают гормоны, микроэлементы и другие биологически активные вещества. О том, как происходит их транспорт от самки к детенышам, известно намного меньше.

Команда зоологов под руководством Мишель Шеро (Michelle R. Shero) из Океанографического института Вудс-Хол решила разобраться в этом вопросе на примере морских млекопитающих. Чтобы погружаться под воду за пищей, эти животные запасают в организме в 2-2,5 раза больше кислорода, чем наземные млекопитающие. Неудивительно, что в их крови повышена концентрация гемоглобина, а в мышцах — миоглобина. Однако для производства этих белков нужно много железа. Взрослые особи получают его с пищей, а детеныши — с материнским молоком.

Шеро и ее коллеги предположили, что во время лактации самкам морских млекопитающих приходится идти на компромисс между собственными потребностями в железе и нуждами детенышей. Для проверки данной гипотезы исследователи сосредоточили внимание на тюленях Уэдделла (Leptonychotes weddellii), которые обитают у побережья Антарктиды. Данный вид выбрали по двум причинам. Во-первых, тюлени Уэдделла — отличные ныряльщики: в среднем они проводят под водой около двадцати минут, а в исключительных случаях могут погружаться на срок до 96 минут. Таким образом, они нуждаются в большом количестве железа. Во-вторых, самки этих ластоногих кормят детенышей молоком на протяжении шести-семи недель, что необычно долго для настоящих тюленей.

Южнополушарным летом 2010-2017 годов исследователи отлавливали взрослых самок тюленей Уэдделла в заливе Эребус и у побережья Земли Виктории, взвешивали их, брали у них образцы крови и молока и снабжали передатчиками. Отлов производился через семь и тридцать пять дней после родов (то есть в начале и в конце лактации соответственно), а также через девяносто пять дней после родов, в конце лета (к этому времени тюленята уже были отлучены от груди). В выборку также включили самок, пропускавших сезон размножения.

Оказалось, что в крови кормящих самок повышена концентрация циркулирующего ферритина. А к концу периода лактации в сыворотке их крови повышается концентрация железа, что приводит к росту общей железосвязывающей способности крови и коэффициента насыщения трансферрина железом. Это свидетельствует о мобилизации железа из печени. При этом после отлучения детенышей от груди значения обоих этих показателей снижаются. Для сравнения, у самок, пропустивших сезон размножения, концентрация железа в крови остается относительно низкой в течение всего южнополушарного лета. Исследователи также установили, что чем выше концентрация железа в сыворотке крови кормящей самки и чем выше у нее коэффициент насыщения трансферрина железом, тем больше железа будет в ее молоке. При этом концентрация железа в молоке тюленей Уэдделла оказалась одной из самых высоких среди всех млекопитающих — 112,4 миллиграмма на килограмм сырой массы.

Полученные результаты свидетельствуют, что самки тюленей Уэдделла с молоком передают детенышам большие количества железа (по расчетам авторов, 309–614 миллиграммов в сутки). В результате тюленихам начинает не хватать железа на производство гемоглобина и миоглобина. Авторы установили, что концентрация красных кровяных телец в крови кормящих тюлених снижается через неделю после родов, затем немного восстанавливается, однако после отлучения детеныша от груди вновь падает. К концу лета у рожавших самок также снижается концентрация гемоглобина в крови и в эритроцитах, концентрация миоглобина в широчайшей мышце спины и общий объем крови. В совокупности это приводит к значительному сокращению запасов железа в крови и мышцах.

Для сравнения, у самок, которые пропустили сезон размножения, объем крови и концентрация гемоглобина в крови и эритроцитах остаются по большей части неизменными на протяжении всего лета (и выше, чем у кормящих тюлених). Это позволяет им сохранить запасы железа в организме. Интересно, что у кормящих тюлених, которые продемонстрировали более высокие уровни гемоглобина и миоглобина в конце лактации, концентрации этих веществ сильнее снижаются после отъема детенышей от груди. Вероятно, это связано с тем, что они могут позволить себе передавать потомству больше железа.

Из-за падения объема крови и концентрации гемоглобина и миоглобина общие запасы кислорода в крови и мышцах кормящих самок заметно снижаются к концу лета. Это ограничивает их способность нырять. Как показали данные с датчиков, закрепленных на тюленихах, продолжительность погружений самок после родов уменьшается, а их погружения в конце лета являются самыми короткими в году. В то же время самки, пропустившие размножение, погружаются на более долгий срок (p<0,001). Кроме того, летом они совершают самые продолжительные погружения. Впрочем, следует отметить, что кормящие самки тюленей Уэдделла вряд ли сильно страдают от временного ограничения способности нырять. Дело в том, что в конце лета у берегов Антарктиды бурно размножается планктон. В результате добыча тюленей Уэдделла концентрируется у поверхности воды, так что добыть ее можно без глубоких и долгих погружений.

Результаты исследования демонстрируют, что самки тюленей Уэделла не только расходуют энергию на производство молока, но и жертвуют железом собственного организма и, как следствие, способностью нырять ради потомства. Как отмечают Шеро и ее соавторы, железо, полученное с материнским молоком, помогает тюленятам задерживать дыхание и нырять за пищей в начале самостоятельной жизни. Это заметно повышает их шансы на выживание.

Многие животные, не относящиеся к млекопитающим, придумали собственные способы выкармливать потомство. Например, голодных детенышей можно накормить икрой, слизью, кожей и даже собственной плотью. Подробнее об этом вы можете узнать из нашего материала «Немолоко».

Сергей Коленов