Große Höhenlagen stellen Menschen und Tiere vor extreme Herausforderungen: Schon bei etwa 1500 Metern über dem Meeresspiegel wird die Luft so dünn, dass sich unsere Atmung beschleunigt. Mit zunehmender Höhe sinken zudem die Temperaturen und nach und nach scheint alles Lebendige zu verschwinden. Als obere Grenze für Säugetiere galten lange Höhen von rund 5500 Metern. Doch eine kleine Maus stellt diese Annahme in Frage: 2020 wiesen Forschende erstmals nach, dass die Anden-Blattohrmaus (Phyllotis vaccarum) selbst auf dem Gipfel eines 6739 Meter hohen Andenvulkans vorkommt.
Überleben unter Extrembedingungen
„Das war völlig unerwartet. Man ging nicht davon aus, dass Säugetiere in diesen Höhen überleben könnten, aber sie sind da“, sagt Graham Scott von der McMaster University in Kanada. Auf dem Gipfel des Vulkans liegen die Lufttemperaturen dauerhaft unter dem Gefrierpunkt und jeder Atemzug enthält nur 44 Prozent des auf Meereshöhe verfügbaren Sauerstoffs. „Gut trainierte, akklimatisierte Bergsteiger können während eines eintägigen Gipfelversuchs diesen Grad an Sauerstoffmangel ertragen, doch solche Höhen sind mit dem langfristigen Überleben des Menschen nicht vereinbar.“
Der Blattohrmaus scheinen diese Bedingungen dagegen nichts auszumachen. Sie hält nicht nur den Rekord für das höchstlebende Säugetier, sondern weist in ihrer Verbreitung zudem das größte Höhenspektrum auf: Ihr Lebensraum erstreckt sich von der Wüste an der Küste Chiles bis auf die höchsten Gipfel der Anden. Aber wie schafft sie es, diese Extreme auszuhalten? Um das herauszufinden, hat Scott gemeinsam mit einem Team um Schuyler Liphardt von der University of Montana die Reaktionen der kleinen Nager auf Kälte und Sauerstoffmangel untersucht und zudem ihr Genom analysiert.
Blick auf den 6739 Meter hohen Andenvulkan Llullaillaco. Auf seinem Gipfel leben Anden-Blattohrmäuse. — © Naim Bautista
Mit Hyperventilation gegen den Sauerstoffmangel
Für ihre Versuche fingen die Forschenden sowohl Mäuse aus extremen Höhenlagen als auch Tiere der gleichen Art aus tiefer gelegenen Gebieten. Als Vergleich untersuchten sie zudem eine nah verwandte Art, die nur im Tiefland vorkommt. Als Liphardt und seine Kollegen im Labor kalte, sauerstoffarme Bedingungen simulierten, wie sie auf rund 7000 Metern Höhe vorkommen, stellten sie fest, dass die Hochlandmäuse den zur Verfügung stehenden Sauerstoff effektiver nutzten als ihre Artgenossen und Verwandten aus tieferen Lagen.
Doch wie macht die Maus das? Anders als andere Tiere, die sich an große Höhenlagen angepasst haben, weisen die Blattohrmäuse der Andengipfel keine effizientere Variante des Sauerstofftransporters Hämoglobin auf, wie die Analysen zeigten. Stattdessen setzen diese Mäuse wahrscheinlich darauf, schneller zu atmen. Dabei reguliert ein Enzym namens Carboanhydrase den CO2-Gehalt in ihrem Blut und verhindert so einen gesundheitsschädlichen CO2-Abfall im Blut.
Aktiveres Braunfett und mehr Mitochondrien
Durch ihre Hyperventilation gewinnen die Hochlandmäuse offenbar genug Sauerstoff, um trotz der Kälte auch ihre Körperwärme aufrecht zu erhalten. Sowohl die Muskeln als auch das braune Fettgewebe, das ebenfalls an der Wärmeerzeugung beteiligt ist, waren bei den getesteten Anden-Blattohrmäusen aktiver als bei den Flachlandmäusen. Auch auf zellulärer Ebene zeigten sich Unterschiede: „Die Muskelzellen der Hochlandmäuse sind voller Mitochondrien, die es ihnen ermöglichen, wärmeerzeugende Aktivitäten über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten“, erklärt Scott. „Damit ähneln sie eher Marathonläufern als Sprintern.“
Doch obwohl sich die Anpassungen der Blattohrmäuse je nach Höhenlage deutlich unterscheiden, stellten die Forschenden zu ihrer Überraschung fest, dass es einen beträchtlichen Genfluss zwischen den Populationen aus dem Hoch- und Tiefland geben muss. „Die sehr geringe genetische Differenzierung ist ungewöhnlich und legt nahe, dass die lokale Anpassung an unterschiedliche Höhenlagen eine starke Selektion erfordert“, erklärt das Team. Andernfalls könnte es passieren, dass die Blattohrmäuse durch Kreuzungen über die verschiedenen Lebensräume hinweg ihre lebenswichtigen Anpassungen verlieren.
Unerwartete Anpassung an giftige Nahrung
Zusätzlich offenbarte die Genanalyse ein weiteres unerwartetes Ergebnis: „Wir hatten uns zunächst auf die offensichtlichsten Umweltherausforderungen konzentriert, darunter Sauerstoffmangel und Kälte, aber es gab wichtige Faktoren, mit denen wir nicht gerechnet hatten“, sagt Scott. So stellten die Forschenden zahlreiche Veränderungen in Genen fest, die daran beteiligt sind, Giftstoffe aus der Nahrung unschädlich zu machen. Auf den höchsten Gipfeln der Anden sucht man vergeblich nach grünen Blättern. Nur einige Flechten bedecken die Steine. Vulkanasche sorgt zudem für einen hohen Arsengehalt im Boden, der in die Nahrung übergehen kann.
Um hier zu überleben, musste die Blattohrmaus daher nicht nur Anpassungen an Kälte und Sauerstoffmangel entwickeln, sondern sich zusätzlich eine molekulare Entgiftungsausrüstung zulegen. „Evolution ist ein komplexer Prozess“, sagt Scotts Kollege Grant McClelland. „Wenn Tiere auf wirklich herausfordernde Umgebungen treffen, müssen sie mit vielen verschiedenen Dingen zurechtkommen, nicht nur mit den offensichtlichen. Eine zu enge Fokussierung auf isolierte abiotische Stressfaktoren kann uns den Blick auf die wahre Vielschichtigkeit der ökologischen Nische einer Art verstellen.“
Quelle: Schuyler Liphardt (University of Montana, USA) et al., Science, 2026; doi: 10.1126/science.aec8347
