Þú gengur niður dimma og eyðilega götu. Skyndilega heyrast fótspor fyrir aftan þig. Þú eykur hraðann en sporin færast nær og þú finnur fyrir hendi á öxl þinni.
Óttinn lamar þig eitt andartak og þú finnur nístingshroll fara gegnum merg og bein. Beinin eru þó engan veginn lömuð. Innan í hörðum beinvefnum dæla lifandi frumur hormóni út í blóðið sem gerir það að verkum að líkaminn fer í viðbragðsstöðu.
Blóðið fer að flæða af krafti gegnum æðarnar, hjartslátturinn eykst, vöðvar eru þandir og öll skilningarvitin á verði. Þú snýrð höfðinu og þarft að taka ákvörðun á sekúndubroti um hvort flýja skuli af hólmi ellegar berjast.
Allt fram á síðasta ár hefðu bæði vísindamenn og leikmenn haldið því fram að það væri adrenalín, hormón sem framleitt er í nýrnahettuberkinum sem setur líkamann í viðbragðsstöðu.
En í september 2019 var hins vegar ljóst að svokölluð hræðsluviðbrögð okkar ættu rætur að rekja til hormónsins osteókalsíns sem framleitt er í beinunum.
Að baki þeirri uppgötvun er Gerard Karsenty, læknir við Kolumbíuháskóla í New York. Ef marka má Gerard þennan er hlutverk beinagrindarinnar ekki einungis að verja innri líffæri okkar og að gera okkur kleift að taka til fótanna.
Beinin eiga jafnframt heiðurinn af því að við getum brugðist við yfirvofandi hættu með því að virkja alla krafta líkamans.
Við erum með fjórar gerðir beina
Beinagrindin samanstendur af 206 beinum. Öll eru þau eins að uppbyggingu en utanverð lögun þeirra er afar breytileg.
1 – Flöt bein: Höfuðkúpa, rifbein o.fl.
2 – Stutt bein: Handrótarbein, hnéskel o.fl.
3 – Óregluleg bein: Hryggjarliðir, neðri kjálki o.fl.
4 – Beinpípur: Lærbein, olnbogabein o.fl.
Beinin í stöðugri uppbyggingu
Beinagrind vegur á að giska tíu kíló og er fyrir vikið langstærsta líffæri líkamans.
Starfsemin í hvítum beinunum á annars vegar rætur að rekja til stofnfrumnanna í beinunum, þar sem beinmerginn er að finna og stöðug framleiðsla er á lífsnauðsynlegum rauðum og hvítum blóðkornum og hins vegar til innviða sjálfs harða beinvefsins.
Þar þrífst ríkulegt frumulíf sem sér til þess að beinagrindin geti vaxið og gróið eftir beinbrot.
Uppbyggingu beinanna mætti líkja við járnbenta steinsteypu. Þegar beinin lengjast og gildna geta þau ekki lengur þanist, líkt og við á um annan vef.
Net sterkra próteintrefja er fullt af steinefnaútfellingum sem gerir þær harðar og stífar, auk þess að koma í veg fyrir að unnt sé að teygja á þeim á lengdina eða breiddina.
Hingað og þangað í stærri sem smærri holrýmum í dauðum beinvefnum er að finna lifandi frumur og segja má að einkum tvær frumutegundir skipti sérstöku máli fyrir beinvöxtinn.
Með annarri frumutegundinni er átt við beinátfrumurnar sem einnig nefnast beinætur en þær renna líkt og sniglar á yfirborði beinanna og naga beinvefinn.
Jafnframt því sem beinæturnar brjóta niður beinin er að finna aðra frumutegund, beinmyndunarfrumurnar eða beinmæðurnar sem mynda lag af nýjum beinvef og byggir þannig upp beinin.
Beinin samanstanda af harðri ytri skel og holóttum innviðum. Bein stækka með því móti að frumutegundirnar tvær samhæfa starfsemi sína, þannig að t.d. skel lærbeinsins brotnar einkum niður að innanverðu og er að mestu leyti endurbyggð að utanverðu.
Ef við verðum fyrir beinbroti sjá beinæturnar til þess að slípa niður brotfletina tvo, þannig að þeir hæfi hvor öðrum og að því loknu sjá beinmæðurnar um að „líma“ endana saman með því að koma fyrir nýjum beinvef í rýmið á milli beinendanna.
Iðandi líf í hörðum beinunum
Að utanverðu líkjast beinin dauðri grind en að innanverðu eru beinin stöðugt að brjóta sig niður og byggja sig upp, jafnframt því sem frumurnar framleiða efni sem eru líkamanum lífsnauðsynleg. Sama ferli á sér stað í 40-50 cm löngu lærleggsbeininu og í einungis 3 mm löngu ístaði eyrans.
Hörð ytri skel styrkir beinin
Slétt, hvítt yfirborð beinanna er gert úr þéttum beinvef sem samanstendur af sjötíu hundraðshlutum steinefna og salta, svo sem kalsíum og fosfati, auk þrjátíu hundraðshluta lífrænna efna á borð við próteinið kollagen. Samþjappaður beinvefurinn er sterkur og þéttur en felur einnig í sér agnarsmá holrými sem þakin eru lifandi frumum.
Gljúpir innviðir ljá mýkt
Undir harðri skelinni líkist beinið gljúpu neti. Beinvefurinn felur í sér sömu efnauppbyggingu og hörku og við á um ytri skelina en er engu að síður götóttur í líkingu við baðsvamp. Holrýmin ljá beinum mýkt og sveigjanleika og eru jafnframt þéttsetin frumum sem sjá um að viðhalda beinunum.
Beinunum er stöðugt viðhaldið
Á veggjum beinaholrýmanna og á utanverðum beinunum lifa tvær tegundir byggingarfrumna. Beinæturnar brjóta niður beinin á meðan beinmæðurnar byggja upp nýjan vef þannig að beinin geti vaxið og gróið eftir brot. Beinmæðurnar framleiða einnig hormónið osteókalsín sem, eins og fram hefur komið, er okkur einkar mikilvægt. Innan í beinvefnum er svo að finna þriðju frumutegundina, beinfrumurnar sem hinar tvær stjórnast af.
Blóðfrumurnar myndast í beinmergnum
Innst í beinunum og í öllum holrýmum beinvefsins er að finna beinmerg. Mjúkur og fituríkur mergurinn inniheldur stofnfrumur sem mynda rauðu og hvítu blóðkornin. Rauðu blóðkornin sjá fyrir súrefnisflutningi um líkamann en þau hvítu verja okkur gegn sýkingum.
Iðandi líf í hörðum beinunum
Að utanverðu líkjast beinin dauðri grind en að innanverðu eru beinin stöðugt að brjóta sig niður og byggja sig upp, jafnframt því sem frumurnar framleiða efni sem eru líkamanum lífsnauðsynleg. Sama ferli á sér stað í 40-50 cm löngu lærleggsbeininu og í einungis 3 mm löngu ístaði eyrans.
Hörð ytri skel styrkir beinin
Slétt, hvítt yfirborð beinanna er gert úr þéttum beinvef sem samanstendur af sjötíu hundraðshlutum steinefna og salta, svo sem kalsíum og fosfati, auk þrjátíu hundraðshluta lífrænna efna á borð við próteinið kollagen. Samþjappaður beinvefurinn er sterkur og þéttur en felur einnig í sér agnarsmá holrými sem þakin eru lifandi frumum.
Gljúpir innviðir ljá mýkt
Undir harðri skelinni líkist beinið gljúpu neti. Beinvefurinn felur í sér sömu efnauppbyggingu og hörku og við á um ytri skelina en er engu að síður götóttur í líkingu við baðsvamp. Holrýmin ljá beinum mýkt og sveigjanleika og eru jafnframt þéttsetin frumum sem sjá um að viðhalda beinunum.
Beinunum er stöðugt viðhaldið
Á veggjum beinaholrýmanna og á utanverðum beinunum lifa tvær tegundir byggingarfrumna. Beinæturnar brjóta niður beinin á meðan beinmæðurnar byggja upp nýjan vef þannig að beinin geti vaxið og gróið eftir brot. Beinmæðurnar framleiða einnig hormónið osteókalsín sem, eins og fram hefur komið, er okkur einkar mikilvægt. Innan í beinvefnum er svo að finna þriðju frumutegundina, beinfrumurnar sem hinar tvær stjórnast af.
Blóðfrumurnar myndast í beinmergnum
Innst í beinunum og í öllum holrýmum beinvefsins er að finna beinmerg. Mjúkur og fituríkur mergurinn inniheldur stofnfrumur sem mynda rauðu og hvítu blóðkornin. Rauðu blóðkornin sjá fyrir súrefnisflutningi um líkamann en þau hvítu verja okkur gegn sýkingum.
Strax árið 2010 komst Gerard Karsenty að raun um að beinmæðurnar sæju ekki einvörðungu um að endurbyggja beinin, heldur losuðu þær jafnframt frá sér hormónið osteókalsín en í fyrra tókst honum svo að sýna fram á að þetta hormón hefur áhrif á viðvörunarkerfi líkamans.
Gerard Karsenty gerði tilraunir með mýs og var þeim sitt á hvað gefið létt raflost í fætur og látnar finna lykt af refaþvagi.
Hvort tveggja leysti úr læðingi hræðsluviðbrögð sem lömuðu mýsnar þannig að þær staðnæmdust alveg, jafnframt því sem hjartslátturinn jókst og andardrátturinn varð hraðari. Þegar Gerard tók blóðprufur úr skelkuðum músunum veitti hann því athygli að osteókalsínmagnið í blóði músanna hafði fimmfaldast tveimur mínútum eftir áfallið.
Á þessum sama tíma hafði adrenalínmagn blóðsins aftur á móti ekkert breyst, en adrenalín er yfirleitt talið tengjast hræðsluviðbrögðum. Adrenalínmagnið jókst ekki fyrr en að fimm mínútum liðnum en þá var osteókalsínið hins vegar farið að dala.
Frekari rannsóknir leiddu í ljós að mandlan en svo nefnast hræðslustöðvar heilans, sendi boð til beinanna og olli þessari miklu framleiðslu osteókalsíns löngu áður en adrenalínmagnið fór að aukast.
LESTU EINNIG
Gerard var hins vegar ekki viss um hvort beinhormónið stafaði beint af bardaga- eða flóttaviðbrögðum. Fyrir vikið erfðabreytti hann sumum músanna til þess að þær gætu ekki framleitt osteókalsín.
Þegar þessar mýs fengu raflost í fæturna fóru þær að öllu jöfnu ekki í viðbragðsstöðu. Þetta mátti sjá á því að púlsinn og andardrátturinn jókst í langtum minna mæli en gerðist meðal venjulegu músanna sem fengu sömu meðhöndlun.
Á hinn bóginn komst Gerard að raun um að væri osteókalsíni sprautað beint í blóðrás dýranna nægði það til að kalla fram bardaga- eða flóttaviðbrögð, þrátt fyrir að mýsnar væru í rólegheitum og að þeim virtist ekki steðja nein ógn.
Beinhormón lokar fyrir taugarnar
Tilraun Gerards Karsentys leiddi þannig í ljós með óyggjandi hætti að beinhormónið væri bæði nauðsynlegt og nægjanlegt til að leysa úr læðingi hræðsluviðbrögð. Þetta mætti orða á þann veg að það er osteókalsín úr beinunum en ekki adrenalín úr nýrnahettuberkinum sem setur líkamann í viðbragðsstöðu þegar skyndileg ógn steðjar að.
Hann gerði fleiri tilraunir og tókst með þeim að gera grein fyrir því á hvern hátt beinhormónið orsakar hræðsluviðbrögð. Þegar osteókalsín berst með blóðinu og kemst í tæri við taugafrumurnar í ósjálfráða taugakerfinu má segja að taugarnar séu svæfðar og fari að senda frá sér færri taugaboð.
,,Beinin hafa ugglaust verið þróuð til að gefa hryggdýrum tækifæri til að flýja undan hættu.”
Tilraunir Gerards Karsentys leiddu í ljós að framleiðsla beinanna á hormóninu osteókalsíni lætur okkur bregðast við þegar við stöndum frammi fyrir hættu.
Parasympatíska taugakerfið, ásamt því sympatíska, myndar sjálfvirka taugakerfið sem tengir heilann við öll líffæri líkamans og stjórnar ómeðvitaðri líkamsstarfsemi, á borð við hjartslátt, andardrátt, meltingu og þvaglát.
Þeir tveir þættir sem sjálfvirka taugakerfið samanstendur af vinna í raun gegn hvor öðrum. Parasympatíska taugakerfið reynir að halda líkamanum slökum, nærast og melta í friði og spekt, á meðan sympatíska taugakerfið leysir úr læðingi bardaga- eða hræðsluviðbrögð.
Þegar osteókalsín, líkt og tilraunir Karsentys leiddu í ljós, heftir slakandi taugaboðin úr parasympatíska taugakerfinu þá fær sympatíska taugakerfið ráðrúm til að setja allan líkamann í viðbragðsstöðu og að láta hjarta og lungu erfiða.
Vöðvarnir fá viðbótareldsneyti
Fyrri rannsóknir höfðu leitt í ljós að beinhormónið osteókalsín gegndi öðrum og fleiri hlutverkum en einungis að setja líkamann í viðbragðsstöðu en Karsenty telur öll hlutverkin auka möguleikana á að menn, mýs og önnur dýr sem útbúin eru beinagrind, geti lifað af í viðsjárverðum heimi.
Árið 2016 komst Karsenty að raun um að osteókalsín örvar vöðvana, með þeim afleiðingum að þeir taka upp meiri glúkósa og fleiri fitusýrur úr blóðinu og geta fyrir vikið nýtt sameindir betur sem eldsneyti.
Þegar Karsenty kom fyrir á hlaupabretti venjulegum músum, svo og erfðabreyttum músum sem ekki gátu myndað osteókalsín, lék enginn vafi á því að viðbótarorka hefði talsverð áhrif á líkamlega frammistöðu dýranna.
Beinhormónið bætti jafnframt úthald dýranna, þannig að mýsnar voru færar um að hlaupa fjórðungi lengur áður en þær þreyttust og öðluðust jafnframt meiri styrk sem gerði þeim kleift að hlaupa hraðar.
Jákvæð áhrif osteókalsíns á frammistöðu vöðvanna vindur að sama skapi upp á sig, því líkamleg áreynsla fær beinin til að framleiða enn meira af hormóninu.
25 prósent hægar hlupu erfðabreyttu mýsnar sem ekki gátu myndað osteókalsín.
Auk beinætanna og beinmæðranna sem lifa á yfirborði beinvefsins og í holrými hans, hafa beinin einnig að geyma þriðju frumutegundina en með því er átt við beinfrumur.
Þær lifa lengst inni í þéttum beinvefnum og eitt mikilvægasta hlutverk þeirra er að stjórna starfsemi hinna tveggja beinfrumutegundanna og sjá þannig fyrir jafnvægi á uppbyggingu og niðurbroti beinanna.
Það er enn fremur í verkahring beinfrumnanna að fylgjast með því hvort beinin líði fyrir of mikla líkamlega áreynslu.
Þegar við t.d. hlaupum og stígum fast til jarðar myndast högg sem leiðir upp gegnum bein fótleggjarins og hryggjarins og þegar við lyftum þungum hlutum teygist á beinum handleggjarins og þau bogna eilítið.
Beinfrumurnar skynja alla þessa líkamlegu áreynslu en þær eru hluti af sjálfum beinvefnum og bregðast við með þeim hætti að þær senda beinmæðrunum boð um að auka framleiðsluna á osteókalsíni.
Þannig á beinhormónið ekki einungis þátt í að setja líkamann í viðbragðsstöðu þegar raunveruleg hætta vofir yfir heldur tryggir það að vöðvunum sé séð fyrir nægilegri orku til að berjast eða flýja.
Gerard Karsenty gengur skrefinu lengra og segir að ein af fyrri tilraunum hans leiði í ljós með óyggjandi hætti að osteókalsín sé okkar helsta vörn gegn ógn en árið 2013 gerði Karsenty tilraunir á músum sem sýndu fram á áhrif hormónsins á heilann.
Beinin vernda okkur gegn hættu
Þegar hætta steðjar að hefst framleiðsla hormónsins osteókalsíns samstundis. Þetta veldur keðju ýmissa ferla í líkamanum sem allir gegna þeim tilgangi að búa okkur sem best undir átök eða flótta, auk þess að kenna okkur að læra af reynslunni.
Hreyfingin losar beinhormón
Skynfrumurnar í beinunum skynja hreyfingar beinagrindarinnar, t.d. þegar við flýjum frá hættu. Þetta veldur því að beinmæðurnar fara að framleiða hormónið osteókalsín og senda það út í blóðið. Skyndilegur ótti og streita gera það að verkum að heilinn sendir skilaboð til beinanna um að framleiða osteókalsín.
Líkaminn fer í viðbragðsstöðu
Osteókalsín hefur áhrif á sjálfvirka taugakerfið en þar stjórnast meðvituð líkamsstarfsemi á borð við meltingu, þvaglát og kynhvöt. Hormónið gerir það að verkum að líkaminn fer úr hvíld og meltingu yfir í það að berjast eða flýja.
Minni og hugsun styrkjast
Í heilanum á osteókalsín þátt í að stjórna framleiðslu efnaboðbera á borð við dópamín, serótónín og nóradrenalín. Það styrkir starfsemi heilans og bætir getu okkar til að læra og muna. Með þessu móti festum við í minni hættulegar aðstæður og lærum af þeim.
Vöðvarnir öðlast aukalega orku
Osteókalsín hefur áhrif á vöðvafrumurnar sem taka upp meiri glúkósa úr blóðinu og fá þannig aukna orku fyrir starfsemi sína. Beinhormónið gerir það að verkum að vöðvarnir framleiða boðefnið IL-6 sem losar orku- og fituforða lifrarinnar út í blóðið sem svo vöðvarnir geta nýtt sér.
Beinin vernda okkur gegn hættu
Þegar hætta steðjar að hefst framleiðsla hormónsins osteókalsíns samstundis. Þetta veldur keðju ýmissa ferla í líkamanum sem allir gegna þeim tilgangi að búa okkur sem best undir átök eða flótta, auk þess að kenna okkur að læra af reynslunni.
Hreyfingin losar beinhormón
Skynfrumurnar í beinunum skynja hreyfingar beinagrindarinnar, t.d. þegar við flýjum frá hættu. Þetta veldur því að beinmæðurnar fara að framleiða hormónið osteókalsín og senda það út í blóðið. Skyndilegur ótti og streita gera það að verkum að heilinn sendir skilaboð til beinanna um að framleiða osteókalsín.
Líkaminn fer í viðbragðsstöðu
Osteókalsín hefur áhrif á sjálfvirka taugakerfið en þar stjórnast meðvituð líkamsstarfsemi á borð við meltingu, þvaglát og kynhvöt. Hormónið gerir það að verkum að líkaminn fer úr hvíld og meltingu yfir í það að berjast eða flýja.
Minni og hugsun styrkjast
Í heilanum á osteókalsín þátt í að stjórna framleiðslu efnaboðbera á borð við dópamín, serótónín og nóradrenalín. Það styrkir starfsemi heilans og bætir getu okkar til að læra og muna. Með þessu móti festum við í minni hættulegar aðstæður og lærum af þeim.
Vöðvarnir öðlast aukalega orku
Osteókalsín hefur áhrif á vöðvafrumurnar sem taka upp meiri glúkósa úr blóðinu og fá þannig aukna orku fyrir starfsemi sína. Beinhormónið gerir það að verkum að vöðvarnir framleiða boðefnið IL-6 sem losar orku- og fituforða lifrarinnar út í blóðið sem svo vöðvarnir geta nýtt sér.
Erfðabreyttar mýs urðu gleymnar
Karsenty tók erfðabreyttar mýs sem ekki voru færar um að mynda beinhormón, út úr þeirra eðlilega umhverfi og kom fyrir í rými sem auðvelt reyndist að bera kennsl á.
Þar var músunum gefinn veikur rafstraumur í fæturna á nokkurra mínútna fresti. Slík lífsreynsla hreyfir mikið við músum og líkaminn fer í viðbragðsstöðu.
Að öllu jöfnu lærist músunum að tengja umhverfið við óþægilegan rafstrauminn og séu þær settar í sama rými næsta daga stífna þær samstundis upp.
Erfðabreyttu mýsnar án osteókalsíns voru á hinn bóginn ekki jafn námsfúsar og þeim hætti síður til að „frjósa“ úr hræðslu en hinum músunum þegar þær voru settar inn í sama rýmið.
Önnur tilraun gekk út á að fylgjast með eiginleika músanna til að muna og læra í svokölluðu Morris-vatnsvölundarhúsi. Þar voru mýsnar látnar synda í hringi í laug og leita að pöllum sem leyndust undir vatnsyfirborðinu, þar sem þær náðu til botns og gafst kostur á að hvíla sig.
Tilraunin var svo endurtekin ítrekað og vísindamennirnir fylgdust með hversu fljótt mýsnar lærðu á staðsetningu pallanna og hversu markvisst þær syntu í átt að þeim. Tilraun Karsentys leiddi í ljós að eðlilegar mýs voru fljótar að læra hvar upphækkuðu pallarnir væru staðsettir og syntu nánast beina leið að þeim til að geta náð til botns.
Öðru máli gegndi með erfðabreyttu mýsnar sem ekki voru færar um að framleiða osteókalsín í beinunum.
Þeim var fyrirmunað að muna eða læra á staðsetningu pallanna og syntu einfaldlega í hringi og rákust ekki á pall nema fyrir tilviljun, óháð því hve oft þær fengu tækifæri til að reyna.
Ójafnvægi milli beinfrumna sýkir okkur
Heilbrigð bein eru háð samstilltu jafnvægi tveggja ólíkra beinfrumugerða: þeirra sem brjóta niður gamlan beinvef og þeirra sem byggja upp nýjan. Ójafnvægi stuðlar að brothættum, gegnheilum eða vansköpuðum beinum.
Of öflugt niðurbrot leiðir af sér brothætt bein
Beinþynning gerir yfirleitt ekki vart við sig fyrr en eftir fertugt og er algengasti þekkti beinsjúkdómurinn. Sjúkdómurinn stafar af því að beinætur beinanna brjóta beinin niður hraðar en beinmæðurnar geta byggt þau upp. Afleiðingin verður sú að holrýmið innan í beinunum stækkar. Sjúklingurinn bognar í baki og beinin brotna auðveldlegar en ella. Beinþynningu er unnt að halda í skefjum með lyfjagjöf að einhverju leyti.
Slælegt niðurbrot leiðir af sér beinmergsherðingu
Sjúkdómurinn beinmergsherðing kallast einnig marmarabeinveiki, því beinin glata gljúpri innanverðri uppbyggingu sinni og verða óeðlilega þétt. Beinmergsherðing er sjaldgæfur arfgengur sjúkdómur sem heftir starfsemi beinætanna sem geta ekki brotið niður beinvefinn og fyrir vikið eru engar hömlur á beinvextinum. Sjúkdómurinn getur gert vart við sig á hvaða aldri sem er. Mjög há dánartíðni er meðal ungbarna sem veikjast, sökum skorts á beinmergi en í kjölfarið verður blóðleysis vart.
Óheftur vöxtur leiðir af sér bogin bein
Á bilinu eitt til átta prósent fólks veikist af svonefndum Pagets sjúkdómi sem einkennist af óheftum beinvexti þar sem beinin gildna um allt að sentímetra á ári. Þegar verst lætur bogna beinin og höfuðkúpan þrýstir á taugar með þeim afleiðingum að sjúklingurinn missir sjónina.
Gerðar voru fleiri tilraunir og allar sýndu þær Karsenty fram á að framleiðsla beinanna á osteókalsíni er mikilvæg í því skyni að örva eðlilegan þroska heilans og heilastarfsemina.
Skortur á hormóninu heftir eiginleika til að læra og muna og rýrir getuna til að bera kennsl á ógnvekjandi aðstæður. Þegar vísindamaðurinn framkvæmdi tilraunir þessar árið 2013 velti hann því ekki mikið fyrir sér með hvaða hætti beinin ættu þátt í að styrkja vitsmunalega starfsemi en þetta breyttist árið 2019.
Þegar hann komst að raun um að beinhormónið réði úrslitum um það að setja líkamann í viðbragðsstöðu var eins og að öll ráðgátan leystist og þegar Karsenty kunngjörði niðurstöður sínar skrifaði hann: „Beinin voru sennilega þróuð með það fyrir augum að gefa hryggdýrum kost á að komast undan hættu.“
Kenning Karsentys er sú að hlutverk beinagrindarinnar sé fyrst og fremst að vera traust burðarvirki sem verndi líffærin fyrir innan rifbeinin og veiti vöðvunum festu, svo þeir geti hreyft líkamann.
Hann bendir enn fremur á heyrnina sem gegnir hlutverki sínu með aðstoð beina í innra eyra í mönnum, sem og í öðrum hryggdýrum. Heyrnin er skilningarvit sem býr yfir mörgum vænlegum kostum en sé litið á heyrnina í þróunarsögulegu samhengi má gera sér í hugarlund að hún hafi einkum verið þróuð með það fyrir augum að heyra tímanlega í rándýrum og annarri aðsteðjandi hættu.
Þrjú bein búa til hljóð
Heyrnin byggir á þremur litlum beinum í eyranu. Þetta er til marks um að bein þessi, svo og aðrir hlutar beinagrindarinnar, hafi verið sköpuð sem vörn gegn hættum.
1 – Hamar
2 – Steðji
3 – Ístað
Úrgangsefni mynduðu beinagrindina
Jarðlíffræðingurinn Shuhai Xiao við Virginia Tech háskólann í Bandaríkjunum hefur rannsakað steingervinga í rösklega áratug í von um að geta varpað ljósi á þróunarsögu beinagrindarinnar og hann álítur að fyrst hafi verið um að ræða leið til að losna við úrgangsefni úr líkamanum.
Í stað þess að losa sig við kalsíum- og fosfórefnasambönd hafi þau fallið út sem eins konar frumstæður beinvefur sem fyrst í stað hafi gegnt hlutverki úrgangsforða.
Fyrir einum 600 milljón árum hafi svo nýting þessa forða hafist í þróunarsögulegum tilgangi. Atferli margra dýra þessa tíma hafi verið að breytast og þau breyst í rándýr og þegar þetta gerðist kom upp rík þörf meðal dýranna fyrir að verja sig.
Þessu hlutverki sinnti beinvefurinn í fyrstu með því að vera eins konar verndarhjúpur en seinna meir fóru frumstæðir forfeður álanna, svonefnd tanndýr, fyrst allra dýra að þróa með sér eins konar hrygg sem byggði á hörðum úrgangsefnum.
Hryggurinn gerði frumstæðum álunum kost á að liðast í vatninu og komast þannig undan rándýrum og þetta reyndist dýrunum einkar gagnlegur eiginleiki.
Á kambríumtímabilinu, fyrsta tímabili fornlífsaldar fyrir 543 milljón árum, litu dagsins ljós óvenjumargar nýjar dýrategundir og meðal þeirra dýra sem hvað mestrar velgengni nutu nægir að nefna hryggdýrin en einkenni þeirra var einmitt hryggur úr beini.
Hlutverk beinagrindarinnar hefur smám saman verið að þróast meðal hryggdýra og þá einnig meðal manna og í því sambandi má nefna þróun hormónsins osteókalsíns sem auk þess að gegna hlutverki boðefnis sem setur líkamann í viðbragðsstöðu, hefur einnig önnur hlutverk sem meira eða minna öll gagnast okkur til að forðast hættur.
Þegar við hlaupum skynja frumur í beinunum tog og högg sem leiðir til þess að þær byrja að byggja upp nýjan beinvef.
Hreyfing og mjólk styrkja beinin
Beinin byrja smám saman að láta undan síga eftir þrítugt en örlitlar breytingar á lifnaðarháttum okkar geta styrkt þau til muna. Þegar við stundum hreyfingu virkjast beinfrumurnar þegar togað er í vöðvann, svo og vegna högganna sem myndast við undirlagið. Beinfrumurnar senda boð til frumnanna sem viðhalda beinunum um að styrkja þau. Fæðan hefur enn fremur sitt að segja. Mjólk og grænmeti fela í sér mikið af kalki sem beinin eru gerð úr, auk þess sem D-vítamín, í m.a. fiski, gagnast við að flytja kalk úr þörmunum út í blóðið.
Þetta sama hormón örvar einnig framleiðslu eistnanna á karlhormóninu sem gerir það að verkum að karlar fá stærri og sterklegri vöðva og eru betur í stakk búnir til að berjast og flýja en ella. Undanfarin tíu ár hafa vísindamenn verið meðvitaðir um að osteókalsín gegnir mikilvægu hlutverki hvað snertir myndun glúkósa og fitusýra í efnaskiptaferlinu.
Þetta á sér m.a. stað á þann hátt að hormónið veldur því að brissafinn framleiðir meira insúlín og hefur jafnframt áhrif á margar af frumum líkamans með þeim afleiðingum að þær verða næmari gagnvart insúlíni. Osteókalsín heldur fyrir vikið blóðsykrinum í jafnvægi og vinnur þannig bæði gegn sykursýki og offitu.
Þrátt fyrir hin ýmsu áhrif beinhormónsins á líffæri líkamans virðist það engin áhrif hafa á sjálf beinin, eins furðulega og það kann að hljóma. Allt virðist benda til þess að beinin og framleiðsla á osteókalsíni í þeim hafi fyrst og fremst þann tilgang að undirbúa okkur fyrir átök þegar við síðla kvölds í rökkri heyrum fótspor nálgast fyrir aftan okkur.
