Zmija Garter može preživjeti ekstremne zimske uvjete

Zamislite da vas usred zime iz sna trgne snažna snježna mećava, a zatim shvatite da ste zarobljeni u ledu. Za većinu toplokrvnih životinja takav scenarij značio bi kraj. Ipak, pojedine vrste zmija uspijevaju preživjeti upravo takve ekstremne uvjete, iako na samoj granici bioloških mogućnosti.

Na prvi pogled to djeluje paradoksalno. Zmije su hladnokrvne životinje koje ovise o toplini okoliša, a niske temperature za njih obično predstavljaju smrtnu prijetnju. No znanost je pokazala da priroda ponekad ima iznenađujuće načine prilagodbe.

Kako zmije preživljavaju zimu

Većina zmija izbjegava smrzavanje povlačenjem u zaštićena skrovišta. Tijekom zime skrivaju se u pukotinama stijena, napuštenim jazbinama glodavaca ili dubokim podzemnim prostorima gdje temperatura ostaje iznad ništice. Taj proces poznat je kao brumacija i predstavlja svojevrsno „zimsko mirovanje“.

Problem nastaje kada zima dođe naglo, kada izostane snježni pokrivač ili kada se zmija zatekne u nedovoljno izoliranom skloništu. U takvim situacijama može doći do stvarnog smrzavanja tijela.

Upravo tada na scenu stupa niz iznimnih fizioloških mehanizama koji omogućuju kratkotrajno preživljavanje.

Zmija garter kao znanstveni model

Posebnu pozornost znanstvenika privukla je zmija garter, prepoznatljiva po crvenkastim prugama uz tijelo. Ona je postala ključni model u istraživanjima tolerancije na smrzavanje.

Eksperimenti objavljeni u Canadian Journal of Zoology pokazali su da ova vrsta može preživjeti izlaganje temperaturi od −2,5 °C, pri čemu se gotovo 40 posto tjelesne vode pretvara u led. Takvo stanje nije dugotrajno održivo, ali može potrajati nekoliko sati.

U laboratorijskim uvjetima zmije su uspješno preživjele oko tri sata potpunog zaleđivanja. Nakon deset sati šanse za preživljavanje smanjivale su se na polovicu, dok izlaganje dulje od jednog dana gotovo uvijek završava smrću.

Drugim riječima, zmije ne mogu podnijeti dugotrajnu hladnoću, ali im kratka tolerancija na smrzavanje može biti presudna u ekstremnim situacijama.

Što se događa u tijelu zmije

Kada se led počne stvarati izvan stanica, organizam reagira dramatičnim usporavanjem svih procesa. Cirkulacija se gotovo zaustavlja, a opskrba kisikom pada na minimum. Stanice tada prelaze u stanje izuzetno niske potrošnje energije.

Istodobno se u pojedinim tkivima nakupljaju zaštitne tvari koje ublažavaju oštećenja uzrokovana ledom i naglim promjenama koncentracije tekućina. Za razliku od nekih vodozemaca, koji koriste velike količine glukoze kao zaštitu, zmije koriste skromnije mehanizme, poput povećane prisutnosti taurina i ograničenog oslobađanja šećera.

Takav sustav nije snažan, ali je dovoljan da kupi vrijeme.

Granice prilagodbe

Znanstvenici naglašavaju da ova sposobnost ne znači da su zmije otporne na zimu u punom smislu riječi. Njihova tolerancija izrazito je ograničena i funkcionira samo pri blagim minusima i kratkom trajanju.

Usporedbe s vodozemcima, poput šumske žabe, dodatno ističu razlike. Dok žabe mogu danima biti potpuno smrznute, zmije nemaju takav kapacitet jer raspolažu manjim zalihama zaštitnih tvari i slabijim mehanizmima očuvanja tkiva.

Te razlike odražavaju evolucijski put vrste i uvjete u kojima se razvijala.

Uloga staništa

Veliku ulogu u preživljavanju imaju i mjesta na kojima zmije prezimljuju. Populacije koje koriste duboka i dobro izolirana skloništa, poput poznatih zimovališta u Kanadi, znatno su manje izložene riziku smrzavanja.

S druge strane, zmije koje žive u područjima s nestabilnim zimama i čestim temperaturnim oscilacijama izložene su znatno većem riziku.

Klimatske promjene kao novi izazov

Iako bi se moglo činiti da blaže zime donose olakšanje, klimatske promjene stvaraju nove probleme. Tople, ali nestabilne zime često uključuju ponavljane cikluse smrzavanja i otapanja, obilne oborine te poplave prije pojave leda.

Takvi uvjeti mogu biti pogubniji od stabilne hladnoće. Studije iz 2023. godine upozoravaju da upravo neuobičajene zime mogu uzrokovati masovno ugibanje zmija, čak i u područjima gdje prosječne temperature rastu.

Zaštita prirode zato se sve više usmjerava na očuvanje kvalitetnih zimovališta, jer ona mogu biti presudna za opstanak populacija.

Pitanja na koja znanost još traži odgovore

Unatoč brojnim istraživanjima, mnogi aspekti ove pojave i dalje nisu u potpunosti razjašnjeni. Znanstvenike zanima koliko su ovakvi mehanizmi prisutni kod drugih vrsta zmija, koji geni upravljaju naglim gašenjem metabolizma te mogu li se unaprijed prepoznati prirodna skloništa koja pružaju zaštitu u ekstremnim uvjetima.

Odgovori se traže kombinacijom terenskih istraživanja i suvremenih molekularnih metoda, poput analize gena i metabolita tijekom procesa smrzavanja.

Tanka linija između života i smrti

Zmije garter pokazuju koliko je evolucija ponekad pragmatična. Njihova sposobnost preživljavanja ne znači otpornost, već kratku odgodu neizbježnog kada sve drugo zakaže. Upravo ta uska granica između života i smrti pruža znanstvenicima dragocjen uvid u biološke granice organizama i upozorava koliko klimatske promjene mogu brzo pretvoriti prilagodbu u ranjivost.