A rénszarvasok anélkül is egészen lenyűgöző állatok, hogy elemezgetni kezdenénk a Mikulás ügyködésében való állítólagos közreműködésüket. Rendkívüli körülmények között élnek, és nagyon meglepő módokon adaptálódtak a sarkköri telekhez. Ezen megoldások közül pedig nemrégiben két újdonságot is feltártak a szakértők.
Kék és arany
Azt egy ideje már tudják a kutatók, hogy az állatok egészen különleges látórendszerrel rendelkeznek. Glen Jefferey, a University College London neurológusa és kollégái például két évtizeddel ezelőtt kezdték vizsgálni a rénszarvasok szemét, miután ráébredtek, hogy az állatok látószerve színt vált a nyári és a téli hónapok között: télen élénk kék színben, nyáron pedig arany árnyalatban pompázik.
Jefferey, Karl-Arne Stokkan és társaik 2013-ban számoltak be kiterjedt kutatásaik eredményeiről. Feltárták, hogy a szem tapetum lucidum nevű, a retina mögött elhelyezkedő rétege felelős a színváltásért. Ez a sejthártya felel többek közt a macskák és számos más emlős kiváló éjjeli látásáért és „világító” szeméért is: a réteg visszatükrözi a szembe jutó fényt annak forrása felé, így az kétszer halad át a retina fotoreceptorain. A legtöbb emlős tapetum luciduma arany színű, a rénszarvasok „nyári” látószervében tehát semmi meglepő nincs.
A tél és a több hónapos sötétség beálltával azonban igazán érdekes változás indul be. Sötétben a pupilla kitágul, hogy több fény jusson a látószervbe, aztán ha ismét világosabb lesz, újra összeszűkül. Ugyanez történik a rénszarvasokkal is, csak éppen a sarki telek idején az állatok hónapokig kitágult pupillákkal élnek. A folyamatos erőfeszítés hatására a szemnyomás szabályozásában kulcsszerepet játszó csarnokvíz elvezető csatornái elzáródnak, és a szemgolyó a felhalmozódó folyadék hatására megdagad.
Ez a megnövekedett szemnyomás változásokat indít be a tapetum lucidumban is: a szabályos sorokban elrendeződő kollagénrostokból álló réteg összetömörödik, így a rostok közelebb kerülnek egymáshoz. A visszaverődő fény hullámhossza viszont a rostok távolságától függ: míg normális szemnyomás mellett a sárga tartományt verik vissza, ahogy a rostok egyre jobban közelednek egymáshoz, a visszavert fény hullámhossza a kék tartományba tolódik.
A rénszarvas tehát gyakorlatilag hónapokig a glaukómához hasonló tünetekben szenved, kitágult pupillái hatására ugyanis megnő a szemnyomás, és megváltozik a visszaverő réteg szerkezete. Ezek a változások egyben sokkal érzékenyebbé is teszik az állatok szemét.
Jeffrey csoportjának vizsgálatai azt sugallták, hogy a kék szemek ezerszer érzékenyebbek az arany szemeknél.
Jeffery szerint erre az lehet a magyarázat, hogy míg a sárga fény egyszerűen visszaverődik a tapetumról, a kék szóródik azon, így ahelyett, hogy még egyszer haladna át a fotoreceptorokon, majd távozna a látószervből, ide-oda verődik abban, újra és újra aktiválva a receptorokat, jelentősen felerősítve ezzel az eredeti jelet.
Zuzmók ultraibolyában
A rénszarvasok különleges téli látásával kapcsolatos képet nemrégiben újabb adalékkal bővítette Nathaniel Dominy, a Dartmouth College evolúcióbiológusa. A kutató és társai napokban megjelent tanulmányukban arról számolnak be, hogy az állatok szeme az ultraibolya spektrumot is képes érzékelni, ami segít nekik megtalálni kedvenc táplálékukat a kietlen és sötét vidéken.
A rénszarvasok elsősorban a Cladonia rangiferina nevű zuzmót fogyasztják, amelyet találóan valódi rénzuzmónak is neveznek. A zuzmók maguk is nagyon érdekes képződmények: nem sorolhatók a növények közé, hiszen moszatok és gombák szimbiózisából kialakult szerveződések. Mivel autotróf és heterotróf anyagcserére egyaránt képesek, vagyis egyszerű szervetlen anyagokból tudnak komplex vegyületeket felépíteni, de a komplex szerves vegyületek feldolgozására is képesek, nagyon szélsőséges körülmények között is meg tudnak élni. Ezért pioníroknak is nevezik őket, mivel az élőhelyek többségét elsőként veszik birtokba, olyan körülmények között is boldogulva, amelyek mellett nem sok más élőlény képes megélni. Így van ez a sarkkörön is: a valódi rénzuzmó az északi szélességi körökön vastag takarót képez a talajon, és táplálékforrásként kulcsfontosságú szerepet játszik az ökoszisztémában.
Dominy csapata a skót felföldön található Cairngorms-hegységben vizsgálódott, amely Nagy-Britannia egyetlen rénszarvascsordájának ad otthont. A rénszarvasokat helyenként a kihalásig vadászták, de 1952-től Skandináviából elkezdték őket visszatelepíteni. A Cairngorms területén több mint 1500 zuzmófaj él, de az itteni rénszarvasok a téli hónapokban szinte kizárólag a C. rangiferina fajt fogyasztják. Ez a szakértők szerint is nagyon szokatlan, bármely állat esetében különlegesnek számít, hogy egyetlen fajta táplálékra támaszkodik, különösen ha ekkora testméretű emlősről van szó.
A valódi rénzuzmót ráadásul nem is könnyű megtalálni: szürkésfehér színével szinte teljesen elveszik a hóban. De akkor hogyan látják meg a rénszarvasok? A vizsgálatban résztvevő Catherine Hobaiter és Julie Harris, a St. Andrews Egyetem kutatói szerint a rejtély nyitja abban rejlik, hogy a C. rangiferina és néhány más, a rénszarvasok étrendjét kiegészítő zuzmófaj elnyeli az ultraibolya fényt, a rénszarvasok látása pedig érzékeny erre a tartományra.
A kutatócsoport a zuzmók spektrális adatait és a rénszarvasok látását modellező fényszűrőket használva úgy találta, hogy a zuzmók a rénszarvasok számára sötét foltokként tűnnek a havas tájon, így könnyen megtalálják a táplálékot.
Dominy elmondása szerint ez az egyik első olyan vizsgálat, amely vizuális oldalról közelíti meg azt, ahogyan ezek az emlősök a világot megélik. „Ha bele tudnánk bújni a bőrükbe, a fehér tájat nézve mi is közvetlen útvonalat szeretnénk a táplálékhoz. A rénszarvasok nem akarnak energiát pazarolni arra, hogy a hideg, kopár környezetben bolyongva keresgéljenek. Ha messziről látják a zuzmókat, ez nagy előnyhöz juttatja őket, és lehetővé teszi számukra, hogy értékes kalóriákat takarítsanak meg egy olyan időszakban, amikor kevés az élelem” – mondja a kutató.
Az ultraibolya tartományban látó állatok közé tartoznak a kutyák, macskák, sertések, sőt, a vadászgörények is. Ők ezt általában a szemükben található rövid kék fényre érzékeny sejtekkel, az úgynevezett csapokkal teszik. Ahogy már volt róla szó, a rénszarvasok szeme nyáron aranyszínű, télen pedig élénk kékre változik. A szakértők úgy vélik, hogy a tapetumban bekövetkező szerkezeti változások nemcsak a látható tartományban teszik érzékenyebbé a rénszarvasok szemét, hanem az ultraibolyában is.
„Ha a környezeti fény elsősorban kék, akkor annak van értelme, hogy a szem a kék színt erősítse fel, hogy a rénszarvasok fotoreceptorai maximalizálják ezeket a hullámhosszakat” – mondja Dominy. A kékre váltó tapetum azonban az ultraibolya fényt is nagyobb arányban, akár 60 százalékban engedi át. A rénszarvasok valószínűleg a téli világot lilás árnyalatban látják, hasonlóan ahhoz, amikor egy sötét szobában UV lámpával világítunk. A hó és a többi ultraibolya fényt visszaverő felület fényesen ragyog számukra, míg az ultraibolyát elnyelő felületek, így a zuzmóval benőtt foltok sötétek. A kutatócsoport úgy véli, hogy a rénszarvasok szeme arra optimalizálódott, hogy boldoguljon az év azon időszakaiban is, amikor a legnehezebb megtalálni a táplálékot.
Alvó mód aktiválva
A rénszarvasok egy másik érdekes képességét tárták fel a Zürichi Egyetem kutatói. Melanie Furrer és társai friss tanulmányukban arról számolnak be, hogy az állatok kérődzés közben az alváshoz hasonló állapotba tudják helyezni az agyukat, így maximalizálva a sarkvidéki nyarak alatt az evésre szánt időt. Gyakorlatilag egyszerre végzik az evést és alvást, amivel időt takarítanak meg, mondja Furrer.
A szarvasmarhákhoz hasonlóan a rénszarvasok gyomra is négy üregből áll, amelyből az elsőt arra használják, hogy a füvet elraktározzák a későbbi felböfögéshez és rágáshoz – ez a folyamat a kérődzés. A kutatók a norvégiai Tromsøban fogságban tartott tundrai rénszarvasokat vizsgáltak elektroenkefalogram (EEG) segítségével, és agyi aktivitásukat a szeptemberi őszi napéjegyenlőség, a júniusi nyári napforduló és a decemberi téli napforduló idején vizsgálva.
Azt találták, hogy a rénszarvasok agyában a kérődzés során megnövekednek azok az időszakok, amikor lassú hullámok és gyors, aktív időszakok váltják egymást – ezek a minták általában a nem REM alváshoz kapcsolódnak.
Annak ellenére, hogy a rénszarvasok szeme nem mindig volt csukva, a kérődző rénszarvasok az alváshoz sok szempontból hasonló viselkedésformákat mutattak. Ilyenkor csendben ültek vagy álltak, és kevésbé reagáltak a többi állat által keltett zajokra.
És minél többet kérődztek, annál kevesebb tényleges alvásra volt szükségük. Amikor a kutatók a rénszarvasok szokásos alvásidejét hangos beszéddel, simogatással és friss táplálék bevetésével két órával lerövidítették, az állatok agyában a lassú hullámok jelenlétének növekedését figyelték meg. Ez pedig az alvásnyomás, vagyis az alvásra való normális biológiai késztetés fokozódására utal.
Ha azonban a rénszarvasok kérődztek, az ezt követő alvásuk kevesebb lassú hullámú aktivitást mutatott az előzőleg nem kérődző rénszarvasokhoz képest. „Az alvásigény csökken a kérődzés során. Valószínűleg ez azért van így, mert a rénszarvasok a kérődzés közben képesek alvásszerű állapotba kerülni” – mondja Furrer. A szakértő szerint ez a stratégia nyáron időt biztosít a szinte folyamatos táplálkozásra, hogy az állatok felhizlalják magukat a sarkvidéki télre, amikor nagyon kevés táplálék áll rendelkezésre.
Furrer meglepő módon a teljes alvásidő nem változik az év során. A kutatócsoport arra számított, hogy a rénszarvasok nyáron kevesebbet, télen pedig többet alszanak, hiszen ilyenkor kevésbé aktívak, és energiát kell megtakarítaniuk. „Ezek az eredmények azért különösen érdekesek, mert tudjuk, hogy vannak olyan állatok, amelyek a környezeti viszonyoktól függően csökkentik az alvásidőt, de úgy tűnik, hogy a rénszarvasoknál ez nem így van” – mondja Furrer.
„Ez is mutatja, hogy az alvás mennyire létfontosságú, és hogy a rénszarvasoknál nagyon szigorúan szabályozott, hogy mennyire van szükségük.”
Jerome Siegel, a Kaliforniai Egyetem neurobiológusa szerint a vizsgálat fontos új adalékokkal egészíti ki a más emlősökön, köztük a tengeri fajokon végzett munkákat, amelyek alapján az állatok alvási szokásai a környezettől függnek. Több kutatás során is azonosítottak olyan agyhullám-mintázatokat kérődzés során juhoknál, szarvasmarháknál és kis kancsiloknál, amelyek a nem REM alváshoz hasonlítottak. A mostani vizsgálat azonban az első, amely során megnézték, hogy hogy a kérődzés közbeni alváshoz hasonló agyi aktivitás hogyan változtatja meg a mélyalvás iránti igényt.
