Dyr klarer seg uten oksygen

Euophrys omnisuperstes har utnyttet de spesielle lungene edderkopper er utstyrt med, til å erobre den tynne lufta i Himalaya.

Edderkopplungene er bygget opp av lag som ligger som sidene i en bok – derav navnet boklunger. Lagene øker lungenes overflateareal, slik at blodkarene effektivt kan ta opp det sparsomme oksygenet i 6500 meters høyde.

Her lever edderkoppen av frosne insekter som blir fraktet opp med vinden. Denne edderkoppen kan hoppe over 50 kroppslengder ved å dirigere blod til beina, slik at blodtrykket stiger og skyter den av sted mot de frosne matpakkene.

Les alt om edderkopper i Norge her

Som alle andre fugler trekker stripegåsa pusten ved hjelp av luftsekker. Sammen med genetiske mutasjoner i hemoglobinet sikrer luftsekkene optimal utnyttelse av de sparsomme oksygenmolekylene.

Stripegåsa flyr fra det sørlige India til Mongolia – tvers over Himalaya i over 6000 meters høyde. Gåsa velger gjerne kalde vinder, som inneholder mer oksygen enn de varme.

Jakoksen kan leve helt opp til 6100 meter over havet. Både fysiologisk og anatomisk skiller jakoksen seg fra vanlig kveg, som den stammet fra for 4,9 millioner år siden.

Det lave oksygennivået i høyden medfører livstruende høyt blodtrykk for vanlig kveg, men jakoksen har bestemte genetiske mutasjoner som lar den regulere blodet.

Normalt vil oksygenfattige forhold øke produksjonen av røde blodceller og dermed blodtrykket, men forskere har funnet tre muterte gener hos jakoksen som holder blodtrykket i ro.

Dessuten binder jakoksens hemoglobin oksygen mer effektivt, mens mutasjoner i fem andre gener optimerer utnyttelsen av næringsstoffer, slik at oksen kan overleve med begrensede mengder mat.

Også anatomisk har jakoksen fått flere fordeler. For eksempel har den to par ekstra ribbein, noe som øker lungekapasiteten betydelig i forhold til andre kvegraser, mens hjertet er forstørret og veier helt opp mot 1,5 kilo.

Hjortemusa lever i Rocky Mountains – fjellkjeden i det nordvestlige USA. Den omkring ti centimeter lange gnageren kan overleve i omkring fire kilometers høyde takket være mutasjoner i de genene som styrer hemoglobinproduksjonen.

I hemoglobin sitter fire jernmolekyler i spesielt innrettede lommer som oksygenmolekylene setter seg fast i.

Hjortemusene har hele tolv ulike mutasjoner som endrer på disse lommene. Det får oksygenet til å sette seg bedre fast og gjør hemoglobinet mer effektivt.

Fem måneder frosset inne på bunnen av en innsjø er ikke noe problem for karussen. Takket være et bestemt enzym kan fisken svømme rundt uten å bruke oksygen.

Karussen har utviklet en av de mest ekstreme måtene å overleve på. Dermed kan den overvintre i opptil fem måneder i tilfrosne innsjøer som tømmes for oksygen.

Ferskvannsfisken er utstyrt med et bestemt enzym i mitokondriene som hjelper den med å leve uten oksygen. I cellene brytes sukkerstoffet glukose ned i en prosess som kalles glykolyse, til stoffet pyruvat, som er et drivstoff mitokondriene kan bruke.

Til vanlig har cellene tilgang til oksygen, og via enzymet PDHc brytes pyruvat ned til stoff som driver den normale energisyklusen og gir energi til kroppen. Uten oksygen gjør cellene i stedet pyruvat om til melkesyre – den man kjenner svi under en intens løpetur.

Men hvis melkesyren hoper seg opp over tid, kan det være farlig for cellene, og skjer det over flere timer, kan det være dødelig.

Karussen kan overleve i flere måneder uten oksygen fordi et enzym er mutert. I stedet for å danne melkesyre bryter enzymet pyruvat ned til etanal, som er et forstadium til etanol – alkoholen som finnes drikkevarer.

Enzymet minner mye om de enzymene som finnes i ølgjær, som produserer alkohol. I karussens tilfelle blir alkoholen overført til gjellene og sluppet ut i vannet.

Med et stort nok lager av glukose i lever og muskler kan fisken klare seg gjennom en oksygenfri vinter uten å dø av melkesyreforgiftning.

Skogfrosken, Rana sylvatica, tåler nedfrysing til minus 16 grader og stopper både pust og hjerte når den går i dvale.

Cellene til frosken er fylt med antifrostproteiner som legger seg som en kappe rundt iskrystallene.

Samtidig sørger sukkermolekyler i cellene for å senke kroppens frysepunkt – på samme måte som når vi bruker salt på veiene om vinteren.

I 2014 observerte forskere blekhodenebbhvaler dykke helt ned til 2992 meter under overflaten. Det tok over to timer.

Forklaringen på at hvalene kan holde pusten så lenge, ligger i musklene, der oksygen binder seg til proteinet myoglobin.

Havpattedyr har opp til ti ganger så mye myoglobin som pattedyr som lever på land, og kan derfor oppbevare mye mer oksygen i musklene.

Høye konsentrasjoner av proteiner er vanligvis farlig, for de kan klumpe seg sammen, men hvalens myoglobinmolekyler er positivt ladet og frastøter derfor hverandre.