在安第斯山脉海拔超过6700米（22,000英尺）的高处，一种叶耳鼠的发现彻底颠覆了人们对哺乳动物生存极限的传统认知。

在安第斯火山的峰顶附近，空气中的氧气含量仅为海平面的一半，科学家们却发现了一种本不该出现在那里的生物：一只活生生的小鼠。这种名为安第斯叶耳鼠（Phyllotis vaccarum）的物种，已被记录到生活在海拔超过6700米的高度，远超已知任何其他哺乳动物的生存上限。在如此极端的海拔，刺骨的寒风席卷着几乎没有植被、液态水或明显食物来源的荒芜地带。

它的存在推翻了长期以来关于哺乳动物生命上限的假设。科学家们曾认为，哺乳动物只能在海拔约5500米（18,000英尺）以下生存，这大致是世界上永久性人类定居点的最高海拔。“这完全出乎意料。人们不认为哺乳动物能在这些海拔生存，但它们确实在那里。”该研究的共同作者、生物学系教授格雷厄姆·斯科特（Graham Scott）表示。

现在，一个国际研究团队揭示了这些小型啮齿动物如何在这种常被比作火星表面的环境中生存下来。答案并非单一的非凡特质，而是它们进化出了一整套协同作用的生理和遗传变化。

斯科特和麦克马斯特大学的生物学家格兰特·麦克莱兰（Grant McClelland）与其他研究人员合作，对在智利安第斯山脉西部采集的小鼠进行了研究。该物种的分布范围异常广泛，其种群从海平面一直延伸到海拔超过6700米的山顶。这种天然的海拔梯度使得研究团队能够将极端高海拔的小鼠与来自较低海拔的同种个体，以及一种密切相关的低地物种进行比较。

在受控实验中，研究人员模拟了相当于接近7000米（23,000英尺）海拔的条件。结果显示，即使在严寒和缺氧的双重暴露下，高海拔小鼠维持产热的能力也远比低地动物有效。该研究的共同作者、生物学系教授麦克莱兰指出：“进化是一个复杂的过程。当动物遇到真正具有挑战性的环境时，它们需要应对许多不同的问题，而不仅仅是那些显而易见的挑战。”

这些小鼠特别擅长在保持身体温暖的同时高效利用氧气。这种组合至关重要，因为产热需要能量，而稀薄的山区空气限制了释放这些能量所需的氧气。

它们的肌肉运作方式也更像耐力型运动员，而非短跑运动员。“它们更像马拉松选手，而不是短跑选手。”斯科特解释道，“它们的肌肉细胞富含线粒体，这使它们能够长时间维持产热活动。”线粒体将营养物质转化为可用能量。拥有更多的线粒体使小鼠能够长时间保持产热，而不会迅速耗尽肌肉。

这些动物还燃烧更多的脂肪。脂肪为颤抖的肌肉和不通过运动也能产热的特殊组织提供了集中的能量来源，帮助小鼠在长时间暴露于冰冻条件下保持温暖。

然而，寒冷和缺氧只是谜团的一部分。在如此极端的海拔，寻找足够的食物可能与呼吸一样困难。贫瘠的火山斜坡几乎没有植物生命，迫使小鼠不得不食用任何可用的食物。它们的饮食可能包括岩石上生长的地衣，以及被风吹上来的种子或昆虫。

遗传证据表明，高海拔种群已经适应了处理这些不寻常的食物。研究人员识别出与代谢以及清除潜在有毒植物化学物质相关的基因变化。这一结果表明，要到达最高的山顶，这些小鼠不仅需要进化出更好的呼吸和产热系统，还需要一个能够处理不可预测饮食的消化系统。

斯科特说：“我们最初关注的是最明显的环境挑战，比如低氧和寒冷，但还有一些我们没有预料到的重要因素，包括这些动物如何处理它们的食物。”

这项发表在《科学》（Science）杂志上的研究表明，极端生存很少依赖于单一的生物学突破。相反，自然选择重塑了这些动物的肌肉、代谢、产热、燃料利用以及对不熟悉食物的耐受能力。

这种复杂性可能有助于解释该物种如何占据从太平洋沿岸到安第斯山脉一些最高火山峰的广阔海拔范围。“有时我们对动物能够生存的最极端环境的假设会受到质疑。”麦克莱兰说，“进化有很大的实验空间。”

这些发现也可能为面临快速环境变化的物种提供启示。温度只是挑战的一部分。气候变化可能同时改变氧气供应、食物来源、水、捕食者和竞争。“我们倾向于将温度视为最大的挑战。”斯科特说，“但动物同时面临着许多压力，进化可能会以我们意想不到的方式推动它们。”