Dyr klarer seg uten oksygen

En edderkopp i den tynne lufta i Himalaya, gjess med skjulte genetiske koder og fisk som fungerer som alkoholfabrikker – takket være en helt spesiell anatomi stortrives noen dyr når oksygen­nivået blir faretruende lavt.

Gavin Maxwell/NaturePL

I høyden

Prosentdel av luftas normale oksygeninnhold ved havoverflaten (100 %) som dyret kan klare seg med.

Hoppeedderkoppen er det dyret som lever høyest oppe

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.

Edderkopplunger har lag som sidene i en bok

1 Pustehullet sitter på undersiden

Edderkoppen trekker inn luft i et pustehull, en spirakel, på undersiden av kroppen.

2 Skillevegger likner sidene i en bok

I lungen fordeles lufta i en rekke små hulrom mellom skillevegger som ligger som sidene i en bok.

3 Fine blodkar tar opp oksygenet

Mellom hulrommene ligger blodkar som overfører det sparsomme oksygenet fra den tynne lufta til blodet.

Prosentdel av luftas normale oksygeninnhold ved havoverflaten (100 %) som dyret kan klare seg med.

Gjess følger kald luft over Himalaya

© shutterstock

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.

Både inn- og utpust oksIderer blodet

1 Bakerste luftsekk fylles

På første innpust trekker stripegåsa lufta ned i den bakerste luftsekken og inn i lungen. Lungeveggen er fire ganger så tynn som hos pattedyr.

2 Hemoglobin tar over

Oksygenet strømmer over lungemembranen og binder seg til hemoglobin. Fire mutasjoner i hemoglobinet sørger for at oksygen­bindingen skjer ekstra effektivt.

3 Lufta parkeres

På neste innpust føres den nå oksygenfattige lufta til den forreste lungesekken, mens det samtidig trekkes ny oksygenrik luft inn i den bakerste lungesekken.

4 Lufta blåses ut

Ved utpust blåses den oksygenfattige lufta ut, mens den oksygenrike lufta skyves fra bakerste lungesekk og inn i lungene.

Prosentdel av luftas normale oksygeninnhold ved havoverflaten (100 %) som dyret kan klare seg med.

Jakoksen har enormt hjerte

Jak-oksens hjerte er en tredjedel større enn hos andre kvegraser.

© Shutterstock

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.

Prosentdel av luftas normale oksygeninnhold ved havoverflaten (100 %) som dyret kan klare seg med.

Musemolekyl er hypermutert

© All Canada/ImageSelect

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.

I dypet

Alkohol hjelper fisk gjennom vinteren

© Getty Images

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.

Mutert enzym motvirker dødelig melkesyre

Glukoselagre og et bestemt enzym sørger for at karussen kan leve uten oksygen.

1 Sukker gjøres om til pyruvat

Under oksygenfrie forhold gjør karussen om glukose til pyruvat i en prosess som kalles glykolyse. Prosessen finner sted i cellevæsken.

2 Enzym forhindrer forgiftning

Vanligvis vil pyruvat danne melkesyre, som er dødelig i høye konsentrasjoner, men et mutert enzym forhindrer melkesyreforgiftningen.

3 Fisken puster ut alkohol

Enzymet gjør pyruvat om til etanal og videre til alkoholen etanol, som overføres til gjellene. Prosessen kan fortsette helt til all glukosen er brukt opp.

Skogfrosken fyller på frostvæske

© Cyril Ruoso/NaturePL

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.

Nebbhval er ladet med myoglobin

Cuviers nebbhval kan holde pusten i 138 minutter.

© Shutterstock

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.

Les også:

Overlevelse

Hvorfor har sebraen striper?

0 minutter
Skedenæb
Overlevelse

Fantastiske overlevere beseirer den golde isørkenen

3 minutter
Finnes det prostitusjon i dyreriket?
Overlevelse

Prostituerte dyr tjener til maten

0 minutter
Mest populære

Logg inn

Feil: Ugyldig e-postadresse
Passord er påkrevd
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klikk her

Ny bruker? Få adgang nå!