Djuren överlever utan syre

En spindel i Himalayas tunna luft, gäss med dolda ­genetiska ­koder och fiskar som fungerar som alkoholfabriker – tack vare en mycket säregen anatomi ­stortrivs vissa djurarter när syrenivån blir hotfullt låg.

Gavin Maxwell/NaturePL

På höjden

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret klarar sig på.

Hoppspindel är ­världens högst ­levande djur

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.

Spindellunga är uppbyggd som sidorna i en bok

1. Andningshål sitter på undersidan

Spindeln drar in luft i ett andningshål, ett såkallat spirakel, på undersidan av kroppen.

2. Hålrum liknar sidorna i en bok

I lungan fördelas luften i ett antal små hålrum, så kallade lameller, som ligger som sidorna i en bok.

3. Fina blodkärl tar upp syret

Mellan hålrummen går fina blodkärl, som överför det knappa syret från den tunna luften till blodet.

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret kan klara sig på.

Gäss följer kall luft över Himalaya

© shutterstock

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.

Både in- och utandning syresätter blodet

1. Bakre luftsäcken fylls

Under den första inandningen drar stripgåsen ned luften i den bakre luftsäcken och in i lungan. Lung­väggen är fyra gånger tunnare än hos däggdjur och tar lättare upp syre.

2. Hemoglobin binder syre

Syret passerar över lung­membranen och binder sig till hemoglobin. Fyra genetiska ­mutationer i hemoglobinet ser till att syrebindningen blir extra effektiv.

3. Syrefattig luft parkeras

Under nästa inandning förs den nu syrefattiga luften från lungorna till den främsta lungsäcken, samtidigt som ny syrerik luft dras in i den bakre lungsäcken.

4. Luften andas ut

Under utandning släpps den syrefattiga luften ut och den tidigare inandade, syrerika luften leds in i lungorna från bakre lungsäcken.

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret kan klara sig på.

Jakens hjärta är gigantiskt

Jakens hjärta är en tredjedel större än hos andra nötkreatursraser.

© Shutterstock

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.

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret kan klara sig på.

Musmolekyl är hypermuterad

© All Canada/ImageSelect

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.

På Djupet

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret klarar sig på.

Alkohol hjälper fiskar genom vintern

© Getty Images

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.

Muterad enzym förhindrar dödlig mjölksyra

Glukoslager och ett särskilt enzym ombesörjer att rudan kan leva syrefritt.

1. Socker omvandlas till pyruvat

Under syrefria förhållanden omvandlar rudan glukos till pyruvat via en process som kallas glykolys. Processen äger rum i cellvätskan.

2. Enzym förhindrar förgiftning

Normalt bildar pyruvat mjölksyra, som är dödlig i höga koncentrationer, men ett muterat enzym förhindrar mjölksyreförgiftningen.

3. Fisken andas ut alkohol

Enzymet omvandlar pyruvat till etanal och senare till etanol (alkohol), som friges till gälarna. Processen kan fortsätta tills all glukos är förbrukad.

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret klarar sig på.

Skogsgrodor är fulla med frostskyddsvätska

© Cyril Ruoso/NaturePL

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.

Procentandel av luftens normala syrehalt vid havsytan (100 procent) som djuret klarar sig på.

Näbbval är laddad med myoglobin

Småhuvudvalen kan hålla andan i 138 minuter.

© Shutterstock

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.

Läs också:

Överlevnad

Naturens jättar löper amok

1 minut
lazy koala
Djur

Koalan sover nästan hela dygnet

0 minuter
Blinking owl
Fåglar

Fugle: Hvordan blinker fugle?

0 minuter
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!