Duński magazyn popularnonaukowy Wiedenskab przedstawia pięć typów prawdziwych supermocarstw wśród ssaków. Na przykład żyrafa może tolerować ogromne ciśnienie krwi, a słonie morskie wstrzymują oddech na wiele godzin. Naukowcy opowiadają, w jaki sposób udaje się to zwierzętom i czy jest możliwe, aby ktoś kiedykolwiek rozwinął te same supermoce.
Jak ci się podoba pomysł zainstalowania klimatyzatora w mózgu lub wstrzymania oddechu na dwie godziny? Niektóre ssaki mają niemal nadprzyrodzone moce.
My, ssaki, łączy jedno - rodzimy żywe dzieci. Następnie skupiamy się na tym, jak najlepiej je edukować i karmić, przede wszystkim przy pomocy własnego mleka.
Ale chociaż podstawowe zasady fizjologii wszystkich ssaków są dokładnie takie same, wiele zwierząt jest zdolnych do tego, czego nie potrafią ludzie.
Niesamowita zdolność adaptacji dzikich zwierząt była tematem konferencji zorganizowanej niedawno na Uniwersytecie w Aarhus. Na nim naukowcy podzielili się swoją wiedzą na temat tego, do czego zdolne są zwierzęta w laboratorium, ale zwrócili szczególną uwagę na to, jak zachowują się w swoim naturalnym środowisku.
Właśnie dlatego, że podstawowe zasady budowy naszego organizmu są takie same, naukowcy mają nadzieję, że jeśli zrozumie się supermoce ssaków, to pewnego dnia wiedza ta będzie mogła zostać wykorzystana w opracowywaniu technologii i leków stosowanych w leczeniu ludzi.
Na przykład niektóre zwierzęta w procesie adaptacji nabyły zdolność chłodzenia swoich mózgów.
„Nazywamy to selektywnym chłodzeniem mózgu, a jeśli zwierzę jest głodne i spragnione, można to rozpoznać po temperaturze mózgu” - mówi Andrea Fuller, profesor fizjologii na Uniwersytecie Witwatersrand w Południowej Afryce.
Film promocyjny:
Andrea Fuller pracuje nad adaptacją ssaków do surowych warunków klimatycznych pustyni Kalahari w południowej Afryce. Jego piaski zajmują powierzchnię równą połowie Danii i praktycznie nie ma tam wody.
Ale dla wielu zwierząt są to zwykłe codzienne zmartwienia. W tym artykule przyjrzymy się niesamowitym zdolnościom pięciu dzikich zwierząt, które przystosowały się do swojego środowiska.
1. Aardvark chłodzi swój mózg
Przez wiele lat ludzie myśleli, że zwierzęta takie jak mrównik, znany również jako „świnia ziemna”, przeżywają w ekstremalnie gorących i suchych warunkach, głównie dlatego, że aktywnie chłodzą swoje mózgi.
Tak działa tzw. Selektywne chłodzenie mózgu u wielu dużych ssaków (wyjątkiem są raczej naczelne):
- Chłodzą krew, która już oddała tlen, czyli krew żylną.
- Specjalna konstrukcja w głowie pozwala stworzyć coś na kształt jeziora schłodzonej krwi.
- Gorąca krew, która właśnie została natleniona w płucach, czyli krew tętnicza, przemieszcza się przez to jezioro do układu krążenia i ochładza się, zanim dotrze do mózgu.
„Zatem nasza wiedza przez długi czas sprowadzała się do tego, że zwierzęta żyjące na pustyni niczym mrównik walczą w ten sposób z przegrzaniem mózgu” - mówi Andrea Fuller, która bada mechanizmy przystosowania ssaków do życia na pustyni.
Zwierzęta pustynne nie mogą sobie pozwolić na pocenie się
Tak działa tzw. Selektywne chłodzenie mózgu u wielu dużych ssaków (wyjątkiem są raczej naczelne):
Chłodzą krew, która już oddała tlen, czyli krew żylną.
Specjalna konstrukcja w głowie pozwala stworzyć coś na kształt jeziora schłodzonej krwi.
Gorąca krew, która właśnie została natleniona w płucach, czyli krew tętnicza, przemieszcza się przez to jezioro do układu krążenia i ochładza się, zanim dotrze do mózgu.
„Zatem nasza wiedza przez długi czas sprowadzała się do tego, że zwierzęta żyjące na pustyni niczym mrównik walczą w ten sposób z przegrzaniem mózgu” - mówi Andrea Fuller, która bada mechanizmy przystosowania ssaków do życia na pustyni.
Zwierzęta pustynne nie mogą sobie pozwolić na pocenie się
„Jednak najbardziej wrażliwym na ciepło układem w organizmie są jelita, które gotują się przed mózgiem” - mówi Andrea Fuller.
Jej badania pokazują, że zwierzęta nie tylko warunkują swoje mózgi, aby uratować im życie (co nie będzie kosztować dużo, jeśli ich jelita gotują się).
Chłodzą mózg, aby kontrolować pocenie się, które jest regulowane przez mózg. Aardvark po prostu wykorzystuje wewnętrzne kondycjonowanie, aby kontrolować utratę wody w pocie, co jest niezbędne w środowisku, w którym jest mało wody lub nie ma jej wcale.
Jest to bardzo przydatna zdolność do chłodzenia mózgu w przypadku niedoboru wody, aby zapobiec niepraktycznemu sygnałowi pocenia się.
Więcej o chłodzeniu mózgu mrównika i badaniach nad dużymi ssakami żyjącymi w wysokich temperaturach można przeczytać w bezpłatnym artykule z 2014 roku opublikowanym w czasopiśmie Physiology.
2. Jeż i inne w stanie hibernacji
Zimą jeż zapada w głęboką hibernację wśród gałązek i zwiędłych liści, zmniejszając zużycie energii przez organizm do zaledwie 4% normalnego metabolizmu.
Dla porównania, nasze absolutne minimum podczas snu to 65% naszego normalnego metabolizmu.
Innymi słowy, jeż jest gotowy do pozostania w stanie „konserwowym” przez naprawdę długi czas. Wszystko w jego ciele podczas hibernacji dzieje się bardzo wolno.
Taki stan człowieka byłby wielkim przełomem przy wykonywaniu skomplikowanych operacji. Nie wspominając o najfajniejszym celu - kosmicznej wyprawie na Marsa.
W jaki sposób hibernacja może być przydatna dla osoby?
Niedźwiedzie i niezliczone małe gryzonie mogą również hibernować, a niektóre gatunki ptaków obserwują warunki podobne do hibernacji.
Ludzie jeszcze nie wiedzą, jak to zrobić, ale chcieliby uczyć się od ekspertów w tej dziedzinie, którzy potrafią utrzymać organizm w ruchu przy minimalnym zużyciu energii.
Nowe badanie pokazuje, że naturalne obniżenie temperatury ciała może mieć duży potencjał w rehabilitacji osób, które doznały zatrzymania krążenia.
Co z nami? Nowe badania sugerują, że w rzeczywistości nie jest odległy czas, kiedy będą stosowane zabiegi podobne do hibernacji zwierząt.
3. Słoń morski żyje pod (ogromnym) zbiornikiem wodnym
Pomimo swojego niezwykłego wyglądu słonice potrafią nurkować 50 razy dziennie na głębokość ponad 2 tys. Metrów i spokojnie pozostawać pod wodą przez dwie godziny, choć zwykle nurkują „tylko” około pół godziny.
W Wiedenskub niedawno pisaliśmy o filipińskich nurkach, którzy również mogą nurkować dłużej niż my, reszta mieszkańców lądu. Ale nawet wyszkoleni i prawdopodobnie przystosowani genetycznie nurkowie mogą wstrzymać oddech na „tylko” pięć minut.
Nic dziwnego, że eksperci nazywają słonie morskie najsilniejszymi nurkami głębinowymi na świecie. W tym wieloryby.
„Jeden z naszych słoni morskich pozostawał 15 minut na głębokości 2000 metrów, po zaledwie trzech minutach wypłynął na powierzchnię. 90% czasu spędzają pod wodą. Te zwierzęta nie są „nurkami”, po prostu żyją pod wodą”- podsumowuje Mike Fedak, emerytowany profesor Uniwersytetu St Andrews w Szkocji, który od wielu lat pracuje ze słoniami morskimi.
Wniosek ten potwierdza fakt, że słoniom morskim nie przeszkadza lekka drzemka na głębokości 400 metrów.
Słonie morskie mogą kontrolować czynność serca
Podczas eksperymentu, kiedy słonie morskie pływały w zamkniętym zbiorniku, a okno, przez które można było uzyskać dostęp do powietrza, było od czasu do czasu zamykane, Mike Fedak obserwował, jak słoń morski celowo praktycznie zatrzymał swoje serce, gdy tylko naukowiec wyciągnął rękę do włazu.
Dopiero niedawno pojawiły się przekonujące dowody na to, że nurkujące ssaki doskonale świadomie kontrolują swoje tętno.
Ponadto ssaki nurkujące kontrolują przepływ krwi, aby wysyłać tlen z krwi do narządów, które go najbardziej potrzebują. Na przykład do mózgu i serca, podczas gdy reszta mięśni musi zadowolić się własnymi rezerwami tlenu.
Oznacza to, że słonie morskie są ekspertami w zarządzaniu własnym przepływem krwi, co wyraźnie widać w sposobie, w jaki tętno nagle zwalnia przy jednym machnięciu ręki naukowca.
To bardzo interesujące, jak i kiedy słonie morskie robią to w naturze. Czy to wyjaśnia ich zdolność do nurkowania przez tak długi czas?
Współpraca głębinowa z korzyścią dla wszystkich
Mike Fedak i naukowcy zajmujący się oceanami, którzy chcą zrozumieć, jak zachowują się oceany i jak wpływają na zmiany klimatu, nawiązali niezwykłą współpracę.
Wyposażone w czujniki, które mierzą na przykład temperaturę i zasolenie wody oraz wysyłają sygnał GPS, słonie morskie pomagają oceanografom badać głębokie warstwy oceanu, a Mike Fedak uzyskuje cenny wgląd w zachowanie zwierząt na głębokości.
Więcej informacji na temat tej współpracy, w ramach której foki zastępują cały statek naukowców, można znaleźć na stronie MEOP: Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole.
4. Ciśnienie krwi żyrafy powinno było go zabić
Wiele cech wiąże się z dużą odległością od serca do mózgu żyrafy, wymagającą specjalnych adaptacji.
Profesor Tobias Wang, profesor biologii na Uniwersytecie w Aarhus, przez wiele lat był w czołówce badań nad szyją, nogami i sercem żyrafy z Kristianem Aalkjærem.
Jeden żart mówi, że serce żyrafy powinno ważyć dwadzieścia kilogramów. Rzeczywiście, żyrafa potrzebuje imponującego ciśnienia, aby dostarczyć krew z tej długiej szyi do mózgu - i świetnie się z nią czuje.
Żyrafa ma tłuste serce
Ale waga serca żyrafy to tylko pół procent całkowitej masy ciała, tak jak nasze.
Zgodnie z wynikami nowych badań przedstawionych na konferencji, ma bardzo grube ściany komór serca, które zapewniają dodatkowe ciśnienie krwi.
5. Alpaka przez całe życie pozostaje pół-młode
W brzuchu swojej matki również to używałeś - nadtyp białka zwanego hemoglobiną, które wiąże i transportuje tlen w naszej krwi.
U nienarodzonego dziecka hemoglobina jest tak samo czerwona jak matka, ale ponieważ musi przenosić tlen z układu krążenia matki do własnego układu dziecka, ma większą zdolność wiązania tlenu. Jest to charakterystyczne dla hemoglobiny wszystkich ssaków, zanim się urodzą.
Jest to używane przez alpakę. Spędza życie w wysokich górach, gdzie powietrze jest rozrzedzone. Zwykłe zwierzęta musiałyby oddychać znacznie szybciej, aby uzyskać wystarczającą ilość tlenu.
W przeciwieństwie do nas reszta alpaka po prostu nie oddaje swojej dziecięcej hemoglobiny, jeśli chodzi o krew, pozostaje dzieckiem na całe życie.
Wiele zwierząt żyje na wysokości
Istnieją różne przykłady inteligentnych rozwiązań dla życia w wysokich górach. O jakach alpejskich mówiono w „Przyrodzie”; myszy, owce i ptaki mają swoje własne sposoby przetrwania na wysokości.
„Dość często zwierzęta rozwiązują przynajmniej część problemu,„ poprawiając”lub wprowadzając niewielkie poprawki do hemoglobiny transportującej tlen we krwi” - mówi Roy Weber, emerytowany profesor na Wydziale Nauk Biologicznych Uniwersytetu w Aarhus, autor artykułu przeglądowego na temat adaptacji zwierząt do życie w warunkach wysokogórskich.
Dowiedzieliśmy się więc trochę o niektórych imponujących gadżetach, które mają nasi kuzyni i kuzyni ewolucyjni.
W istocie wszystkie ssaki wokół nas są takie same jak my, więc być może pewnego dnia będziemy mogli nauczyć się i przyjąć niektóre z ich niezwykłych zdolności. Nauka pokaże.
Inge G. Revsbech