Djuren överlever utan syre

Hoppspindeln Euophrys omnisuperstes har använt sig av sina speciella lungor för att erövra Himlayas tunna luft.

Spindellungorna är uppbyggda av lager som ligger som sidorna i en bok – därav namnet boklungor. Lagren ökar lungornas ytareal, så att de kringliggande blodkärlen effektivt kan ta upp det knappa syret på 6 500
meters höjd.

Där lever spindeln av frysta insekter som bärs dit av vinden. Hoppspindeln kan hoppa mer än 50 kroppslängder genom att dirigera blod till benen så att blodtrycket stiger och skjuter i väg spindeln till de djupfrysta lunchpaketen.

Läs även allt om spindlar i Sverige här

Som alla andra fåglar andas stripgåsen med hjälp av luftsäckar. ­Tillsammans med genetiska mutationer i hemoglobinet ordnar ­luftsäckarna så att de få syremolekylerna används optimalt.

Stripgåsen flyger från södra ­Indien till Mongoliet – tvärs över Himalaya på över 6 000 meters höjd. Gåsen flyger i ­möjligaste mån med kalla ­vindar som innehåller en högre syrekoncentration än varma vindar.

Jaken kan leva på ända upp till 6 100 meters höjd. Både fysiologiskt ochanatomiskt skiljer sig jaken frånvanliga nötkretur i vilka de hade sitt ursprung för 4,9 miljoner år sedan.

Låg syrenivå på höjder leder till ­livshotande högt blodtryck för vanliga nötkreatur, men tack vare genetiska mutationer regleras blodet hos jaken.

Normalt ökar syre­fattiga omgivningar produktionen av röda blodceller och därmed blodtrycket, men forskare har hittat tre muterade gener hos jaken som motverkar processen och balanserar blodtrycket.

Dessutom binder jakens hemoglobin syre mer effektivt, medan mutationer i fem andra gener optimerar upptaget av näringsämnen så att jaken överlever trots minskad tillgång till föda.

Jaken har tillägnat sig fler anatomiska fördelar. Den har exempelvis två par extra revben, vilket ökar lungkapaciteten avsevärt jämfört med andra nötkreatursraser, samt ett förstorat hjärta som väger upp emot 1,5 kilo.

Hjortråttan lever i bergskedjan Rocky Mountains i nordvästra USA. Den omkring tio centimeter långa gnagaren kan överleva på omkring fyra kilometers höjd tack vare mutationer i de gener som kodar för hemoglobin.

I hemoglobin sitter fyra järnmolekyler i särskilda hemfickor, som syremolekylerna fäster sig vid.

Hjortråttorna har inte mindre än tolv olika mutationer i sina hemfickor och det gör att syret fäster bättre, vilket ökar hemoglobinets effektivitet.

Att vara infrusen på botten av en sjö i fem månader är inget problem för rudan. Tack vare ett speciellt enzym kan fisken simma runt utan att använda syre.

Rudan har utvecklat en extrem överlevnadsstrategi och kan övervintra i upp till fem månader i igenfrusna, syrefria sjöar.

Sötvattensfisken är utrustad med ett speciellt enzym i mitokondrierna som hjälper den att leva syrefritt. I cellerna bryts glukos (sockerämnen) ned i en process kallad glykolys till ämnet pyruvat, som är ett av mitokondriens primära bränsle.

Normalt har cellerna tillgång till syre, och via enzymet PDHc bryts ­pyruvat ned till ämnen som driver den normala energicykeln och ger energi till kroppen. Utan syre omvandlar cellerna i stället pyruvat till mjölksyra, som exempelvis gör sig påmind under en intensiv löprunda.

Men om mjölksyran ansamlas över längre tid kan cellerna ta skada, och om ansamlingen sker över flera timmar är det direkt dödligt.

Rudan kan överleva i månader utan syre eftersom dess enzym är muterat. I stället för att bilda mjölksyra bryter enzymet ned pyruvat till etanal, som är ett förstadium till etanol (alkohol).

Enzymet påminner mycket om de enzymer som finns i öljäst och som bildar alkohol i ölet. I rudans fall överförs alkoholen till gälarna och friges i vattnet.

Med ett tillräckligt stort lager glukos i lever och muskler kan fisken klara sig genom en syrefri vinter utan att dö av mjölksyreförgiftning.

Skogsgrodan Rana sylvatica tål att frysas ned till -16 grader, och både dess andning och hjärtrytm upphör när grodan går i dvala.

Skogsgrodans celler är fyllda med frostskyddsproteiner som lägger sig som en kappa runt iskristallerna.

Samtidigt ser sockermolekyler i cellerna till att sänka kroppens fryspunkt – på samma sätt som vi använder salt på vägarna under vintern.

2014 observerade forskare hur småhuvudvalar sjönk ända ned till 2 992,2 meters djup i en över tvåtimmarslång dykning.

Förklaringen till att näbbvalen kan hålla andan så länge finns i musklerna, där syre binder sig till proteiner (myo­globin).

Havsdäggdjur har upp till tio gånger mer myoglobin än däggdjur på land och kan därför lagra betydligt mer syre i musklerna.

Höga koncentrationer av proteiner är normalt sett farligt eftersom de kan klumpa ihop sig, men valens myoglobinmolekyler är positivt laddade och stöter därmed bort varandra.