Dýrin lifa án súrefnis

Könguló í þunnu loftinu í Himalajafjöllum, gæs með dulda erfðakóða og fiskur sem starfar líkt og vínandaverksmiðja – allar þessar dýrategundir þrífast vel þegar súrefnið minnkar niður á varasamt stig, þökk sé sérlegri líffærabyggingu dýranna.

LESTÍMI: 7 MÍNÚTUR

Í HÆSTU HÆÐUM

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem stökkköngulóin lætur sér nægja.

Stökkkönguló lifir í hæstu hæðum

 

Stökkköngulóin Euophrys omnisuperstes nýtir sér sérleg köngulóarlungun til að geta lifað af í þunnu loftinu í Himalayafjöllum.

 

Lungu köngulóarinnar eru gerð úr lögum, sem liggja líkt og blaðsíður í bók, en þaðan draga þau einmitt nafn sitt, bóklungu. Lögin auka yfirborð lungnanna til muna, þannig að æðarnar sem umlykja þau eiga auðvelt með upptöku á rýru súrefninu í 6500 metra hæð.

 

Þarna lifir köngulóin á freðnum skordýrum, sem berast með golunni. Stökkköngulóin getur stokkið rösklega fimmtíufalda líkamslengd sína með því að senda blóð í fótleggina, sem svo hækkar blóðþrýstinginn og þeytir köngulónni í átt að frystu matarpökkunum.

 

Lungu köngulóarinnar eru gerð úr holrýmum sem liggja líkt og blaðsíðu í bók

1. Öndunargatið er að neðan

Köngulóin dregur andann gegnum öndunargat, sem nefnist andop, á neðanverðum búknum.

 

2. Holrými líkjast blaðsíðum í bók

Í lungunum dreifist loftið í mörg lítil holrými, sem kallast þynnur, en þær liggja líkt og blaðsíður í bók.

3. Fíngerðar æðar taka upp súrefnið

Inni á milli holrýmanna liggja hárfínar æðar sem flytja rýrt súrefnið úr þunna loftinu yfir í blóðið.

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem himalajagæsin lætur sér nægja.

Gæsir fylgja kalda loftinu yfir Himalaja

Líkt og allir aðrir fuglar dregur Himalajagæsin andann með notkun loftsekkja. Genetískar stökkbreytingar í blóðrauðanum tryggja að loftsekkirnir nýta takmarkaðar súrefnissameindirnar eins og best verður á kosið.

 

Himalajagæsin flýgur frá suðurhluta Indlands yfir til Mongólíu, þvert yfir Himalajafjallgarðinn, í rösklega 6000 metra hæð. Gæsin fylgir helst köldum vindunum, en þeir innihalda meira súrefni en þeir hlýju.

 

1. Aftari loftsekkur fyllist

Í fyrstu innöndun dregur Himalajagæsin loftið niður í aftari loftsekkinn og inn í lungun. Lungnaveggurinn er fjórum sinnum þynnri en meðal spendýra og á auðveldar með súrefnisupptöku.

2. Blóðrauði bindur súrefni

Súrefnið berst framhjá lungnahimnunni og binst blóðrauða. Fjórar genetískar umbreytingar í blóðrauða valda því að súrefnisbindingin verður einkar öflug.

Súrefnissnauðu lofti skilað

Í næstu innöndun flyst súrefnissnauða loftið úr lungunum yfir í fremri lungnasekk og jafnframt því dregst nýtt súrefnisríkt loft inn í aftari lungnasekkinn.

4. Loftinu blásið út

Þegar fuglinn andar frá sér blæs hann út súrefnissnauða loftinu á meðan súrefnisríka loftið, sem hann var búinn að anda að sér, þrýstist úr aftari lungnasekk og inn í lungun.

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem jakuxinn lætur sér nægja.

Hjarta jakuxans er risavaxið

Hjarta jakuxans er þriðjungi stærra en í öðrum nautgripum.

 

Jakuxinn getur lifað í allt að 6100 metra hæð. Dýrið er frábrugðið hefðbundnum nautgripum, bæði hvað lífeðlisfræði og líffærafræði snertir, en nautgripir litu fyrst dagsins ljós fyrir 4,9 milljón árum.

 

Þó svo að lágt súrefnismagn hátt uppi sé lífshættulegt venjulegum nautgripum gagnast genetískar stökkbreytingar jakuxanum til að stjórna blóðinu.

 

Súrefnissnauðar aðstæður stuðla að öllu jöfnu að aukinni framleiðslu rauðra blóðkorna, og þar með hærri blóðþrýstingi, en vísindamenn hafa greint þrjú stökkbreytt gen í jakuxum sem vinna gegn ferlinu og halda blóðþrýstingnum í skefjum.

 

Súrefnið binst jafnframt betur í blóðrauða jakuxans en hjá hefðbundnum nautgripum og fimm önnur stökkbreytt gen bæta til muna nýtingu næringarefna, þannig að jakuxinn getur komist af með minni fæðu.

 

Jakuxar eru enn fremur búnir ýmsum kostum hvað líffærafræði áhrærir. Þeir eru t.d. með fleiri rifbein en kýr, sem eykur lungnagetuna til muna, auk þess sem hjartað er stærra, en það getur vegið allt að 1,5 kg.

 

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem rádýrsmúsin lætur sér nægja.

Músarsameind er ofurstökkbreytt

 

Rádýrsmúsin lifir í Klettafjöllunum í norðvesturhluta Bandaríkjanna. Þetta tíu cm langa dýr getur lifað í fjögurra km hæð, þökk sé stökkbreytingum í genum sem kóða fyrir blóðrauða.

 

Í blóðrauða er að finna fjórar járnsameindir í til þess gerðum blóðrauðapokum, sem súrefnissameindirnar festa sig í.

 

Alls tólf ólíkar stökkbreytingar hafa orðið í blóðrauðapokunum sem gerir það að verkum að súrefnið binst betur og þetta eykur áhrif blóðrauðans.

 

Í DJÚPINU

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem fiskurinn lætur sér nægja.

Vínandi gagnast fiskum að vetrinum

 

Grænkarpinn er frosinn við botn stöðuvatns í fimm mánuði yfir veturinn en þetta kemur þó alls ekki að sök. Þökk sé sérlegu ensími getur fiskurinn synt um án þess að nota súrefni.

 

Grænkarpinn hefur þróað afar róttæka aðferð til að lifa af og getur lifað af veturinn í allt að fimm mánuði í freðnum, súrefnissnauðum stöðuvötnum.

 

Þessi ferskvatnsfiskur hefur yfir að ráða sérstöku ensími í hvatberunum sem gagnast honum við að lifa í súrefnissnauðu vatni. Glúskósi (sykurefni) brotnar niður í frumunum í ferli sem kallast sykursundrun þannig að úr verður efnið pýruvat, sem er eitt helsta eldsneyti hvatberanna.

 

Frumurnar hafa að öllu jöfnu aðgang að súrefni og með aðstoð ensímsins PDHc brotnar pýruvat niður í efni sem knýja hefðbundinn orkuhringinn og sjá líkamanum fyrir orku. Án súrefnis umbreyta frumurnar pýruvati hins vegar í mjólkursýru, líkt og við þekkjum eftir langa hlaupaferð.

 

Ef mjólkursýran safnast upp lengi geta frumurnar liðið fyrir og ef uppsöfnunin stendur yfir í marga tíma, kunna þær einfaldlega að deyja.

 

Grænkarpinn getur lifað mánuðum saman án súrefnis sökum þess að ensímið hefur stökkbreyst. Í stað þess að mynda mjólkursýru brotnar ensímið pýruvat niður í etanal, sem er frumstig etanóls (vínanda).

 

Ensím þetta minnir mikið á ensímin í bjórgeri sem gerir bjór áfengan. Hvað grænkarpann snertir berst vínandi til tálknanna sem losnar út í vatnið.

 

Ef glúkósaforðinn í lifrinni og vöðvunum er nægilega mikill getur fiskurinn spjarað sig í heilan súrefnissnauðan vetur án þess að drepast úr mjólkursýrueitrun.

 

Stökkbreytt ensím hindrar banvæna mjólkursýru

Glúkósabirgðir, svo og sérlegt ensím, sjá til þess að grænkarpinn getur lifað án súrefnis.

1. Sykri er umbreytt í pýruvat

Grænkarpinn umbreytir glúkósa í pýruvat við súrefnissnauðar aðstæður í ferli sem nefnist sykursundrun. Ferli þetta á sér stað í frumuvökvanum.

2. Ensím kemur í veg fyrir eitrun

Að öllu jöfnu myndar pýruvat mjólkursýru, sem er banvæn í stórum skömmtum, en stökkbreytt ensím kemur í veg fyrir mjólkursýrueitrun.

3. Fiskurinn andar frá sér vínanda

Ensímið umbreytir pýruvati í etanal, og áfram í etanól (vínanda), sem losnar í tálknunum. Ferli þetta getur haldið áfram þar til allur glúskósi er uppurinn.

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem dýrið lætur sér nægja.

Skógarfroskar fullir af frostvara

 

Skógarfroskurinn Rana sylvatica getur þolað 16 gráðu, en bæði andardráttur og hjartsláttur dýrsins stöðvast þegar það leggst í dvala.

 

Frumur skógarfrosksins eru fullar af frostvarapróteinum sem leggjast utan um ískristallanna, líkt og skikkja. Þá sjá sykursameindir í frumunum jafnframt til þess að lækka frostmark líkamans, líkt og þegar við söltum göturnar á veturna.

 

Hlutfall þess eðlilega loftsúrefnismagns við sjávarflöt (100 %), sem dýrið lætur sér nægja.

Gáshnallurinn getur haldið í sér andanum í 138 mínútur.

 

Árið 2014 veittu vísindamenn því athygli að gáshnallurinn gat kafað alla leið niður á 2992 metra dýpi og verið í kafi í rösklega tvær klukkustundir.

 

Skýringin á því hvers vegna gáshnallurinn getur haldið í sér andanum, jafn lengi og raun ber vitni, leynist í vöðvum dýrsins en þar binst súrefni próteini sem kallast vöðvarauði.

 

Sjávarspendýr hafa yfir að ráða tífalt meira magni af vöðvarauða en spendýr sem lifa á landi og geta fyrir vikið varðveitt langtum meira súrefni í vöðvunum.

 

Hátt hlutfall af próteinum er að öllu jöfnu hættulegt, því það getur hlaupið í kekki en vöðvarauðasameindir gáshnallsins eru hins vegar með jákvæða hleðslu og hrinda fyrir bragðið hver annarri frá sér.

 

 

Birt: 04.11.2021

 

 

LEA MILLING KORSHOLM

 

 

Lestu einnig:

(Visited 1.348 times, 1 visits today)

Tengdar Greinar

FULLUR AÐGANGUR AÐ VEFNUM Í 14 DAGA FYRIR 0 KRÓNUR

PRÓFAÐU 14 DAGA FYRIR 0 KRÓNUR