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Meerotter leben hauptsächlich in den kalten Küstengewässern des Nordpazifiks vom US-amerikanischen Bundesstaat Washington bis zu den Aleuten. Das Wichtigste für sie ist, warm zu bleiben, was gar nicht einfach ist als kleinstes Meeressäugetier ohne zentimeterdicke Fettschicht. Ihr außerordentlich dichtes Fell isoliert sie zwar sehr effektiv, ist jedoch nicht ausreichend, um die Körperwärme zu halten. Für die Extraportion Wärme, die sie zum Überleben brauchen, ist ihre hohe Stoffwechselrate verantwortlich wie schon seit langem bekannt ist. Doch erst jetzt entdeckten Forscher der Texas A&M University wie die Otter die nötige Wärme produzieren.
Meerotter verbringen praktisch ihr gesamtes Leben im Wasser ohne die Notwendigkeit, an Land gehen zu müssen. Als die kleinsten Meeressäuger sind sie besonders dem Wärmeverlust ausgesetzt und benötigen eine erhöhte Wärmeproduktion, um im 0° bis 15°C kalten Wasser ihre Körpertemperatur von 37°C aufrechterhalten zu können. Und dafür benötigen sie viel Energie. Deshalb fressen sie jeden Tag bis zu 25 Prozent ihres Körpergewichts an Seeigeln, Muscheln, Krabben und anderen Wirbellosen, um genügend Energie für die Wärmeproduktion zur Verfügung zu haben.
Die Wissenschaftler fanden in ihrer aktuellen Studie, die im Fachjournal Science veröffentlicht wurde, heraus, dass die Muskeln der Meerotter (Enhydra lutris) nicht nur bei Bewegung Wärme erzeugen. Der Physiologe Traver Wright, Assistenzprofessor am College of Education & Human Development der Texas A&M University und Hauptautor der Studie, erklärt, dass bei Meerottern ein Prozess, der als «Leckatmung» bezeichnet wird, dafür sorgt, dass Energie auch ohne Muskelarbeit in Wärme umgewandelt wird. Die Leckatmung ist eine Art metabolischer Kurzschluss, durch den die Muskeln Wärme erzeugen, ohne Arbeit zu leisten. Damit ist auch der Grund für die hohe Stoffwechselrate der Otter gefunden, die etwa dreimal höher liegt als bei anderen Säugetieren.
Um den Mechanismus der Wärmeproduktion zu entschlüsseln sammelte das Forschungsteam Skelettmuskelproben von südlichen, in Kalifornien lebenden und von nördlichen Meerottern in Alaska. Im Labor bestimmten sie die Atmungskapazität der Muskelzellen, also die Rate, mit der der Muskel Sauerstoff verbrauchen kann und fanden dabei heraus, dass die vom Muskel produzierte Energie nicht nur für die Bewegung genutzt wird.
Ein Mechanismus, der besser bekannt ist für die Wärmeerzeugung durch Muskeln, ist das Zittern. Wright beschreibt, dass durch die unwillkürliche Bewegung die Muskeln aktiviert werden, um Wärme zu erzeugen. Bei der Leckatmung dagegen erfolgt die Aktivierung der Muskeln, ohne dass diese sich zusammenziehen und anfangen zu zittern.
Sogar die Muskeln von neugeborenen Meerottern wiesen eine ebenso hohe Stoffwechselrate auf wie die erwachsener Tiere, was die Forscher laut Wright sehr überraschte. «Dies unterstreicht wirklich, wie die Wärmeproduktion der treibende Faktor bei der Bestimmung der metabolischen Fähigkeit des Muskels bei diesen Tieren zu sein scheint», so Wright.
«Die Regulierung des Gewebestoffwechsels ist auch ein aktives Forschungsgebiet im Kampf gegen Fettleibigkeit. Diese Tiere können uns Hinweise darauf geben, wie der Stoffwechsel bei gesunden Menschen und solchen mit Krankheiten, bei denen der Muskelstoffwechsel betroffen ist, manipuliert werden kann.»Traver Wright, Assistenzprofessor am College of Education & Human Development der Texas A&M University
Diese Studie verdeutlicht, dass Muskeln also nicht nur bei Aktivitäten wie der Nahrungssuche, der Vermeidung von Fressfeinden und der Partnersuche eine Rolle spielen, sondern auch für das Überleben und die Ökologie der Tiere essentiell sind, wie Wright hervorhebt.
Für die Forscher bleibt dennoch einiges zu entschlüsseln. Zum Beispiel konnten sie in der aktuellen Studie noch nicht herausfinden, wie die Tiere die Wärmeproduktion regulieren, wenn der Bedarf höher ist. Auch ist noch nicht bekannt, ob alle verschiedenen Muskeltypen auf die gleiche Weise Wärme produzieren.
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: Traver Wright, Randall W. Davis, Heidi C. Pearson, Michael Murray, Melinda Sheffield-Moore. Skeletal muscle thermogenesis enables aquatic life in the smallest marine mammal. Science, 2021; 373 (6551): 223 DOI: 10.1126/science.abf4557