Dyrene overlever uden ilt

Springedderkoppen Euophrys omnisuperstes har udnyttet edderkoppernes særlige lunger til at erobre Himalayas tynde luft.

Edderkoppelungerne er bygget op af lag, der ligger som siderne i en bog – deraf navnet boglunger. Lagene øger lungernes overfladeareal, så de omkringliggende blodkar effektivt kan optage den sparsomme ilt i 6500 meters højde.

Her lever edderkoppen af frosne insekter, som bliver båret op med vinden. Springedderkoppen kan hoppe over 50 kropslængder ved at dirigere blod til benene, så blodtrykket stiger og skyder edderkoppen afsted mod de frosne madpakker.

Læs også alt om edderkopper i Danmark her

Som alle andre fugle trækker himalayagåsen vejret ved hjælp af luftsække. Sammen med genetiske mutationer i hæmoglobinet sikrer luftsækkene optimal udnyttelse af de sparsomme iltmolekyler.

Himalayagåsen flyver fra det sydlige Indien til Mongoliet – tværs over Himalayabjergene i over 6000 meters højde. Gåsen flyver så vidt muligt med kolde vinde, der indeholder en højere iltkoncentration end de varme.

Yakoksen kan leve i helt op til 6100 meters højde. Både fysiologisk og anatomisk adskiller yakoksen sig fra det almindelige kvæg, som den udsprang af for 4,9 millioner år siden.

Mens højdernes lave iltniveau medfører livstruende højt blodtryk for almindeligt kvæg, hjælper genetiske mutationer yakoksen med at regulere blodet.

Normalt øger iltfattige forhold produktionen af røde blodceller og dermed blodtrykket, men forskere har fundet tre muterede gener hos yakoksen, som modvirker processen og holder blodtrykket i ro.

Derudover binder yakoksens hæmaglobin ilt mere effektivt, mens mutationer i fem andre gener optimerer udnyttelsen af næringsstoffer, så yakoksen kan overleve med begrænset føde.

Også anatomisk har yakoksen tillagt sig flere fordele. Fx har den to sæt ekstra ribben, hvilket forøger lungekapaciteten betydeligt i forhold til andre kvægracer, mens hjertet er forstørret og vejer helt op til 1,5 kg.

Rådyrmusen lever i Rocky Mountains-bjergkæden i det nordvestlige Amerika. Den omkring 10 cm lange gnaver kan overleve i omkring fire kilometers højde takket være mutationer i de gener, der koder for hæmoglobin.

I hæmoglobin sidder fire jernmolekyler i specielt indrettede heme-lommer, som iltmolekylerne sætter sig fast i.

Rådyrmusene har intet mindre end 12 forskellige mutationer i deres heme-lommer, som får ilten til at sætte sig bedre fast og øger hæmoglobinets effektivitet.

Fem måneder frosset inde på bunden af en sø er intet problem for karussen. Takket være et særligt enzym kan fisken svømme rundt uden at bruge ilt.

Karussen har udviklet en af de mest ekstreme måder at overleve på og kan overvintre i op til fem måneder i tilfrosne, iltfrie søer.

Ferskvandsfisken er udstyret med en særlig type enzym i mitokondrierne, som hjælper den med at leve iltfrit. I cellerne nedbrydes glukose (sukkerstoffer) via en proces kaldet glykolyse til stoffet pyruvat, som er et af mitokondriets primære brændstoffer.

Normalt har cellerne adgang til ilt, og via enzymet PDHc nedbrydes pyruvat til stoffer, der driver den normale energicyklus og giver energi til kroppen. Uden ilt omdanner cellerne i stedet pyruvat til mælkesyre, som vi kender det fra en intens løbetur.

Men hvis mælkesyren ophober sig over længere tid, kan det være farligt for cellerne, og sker ophobningen over adskillige timer, vil det være direkte dødeligt.

Karussen kan overleve i måneder uden ilt, fordi dens enzym er muteret. I stedet for at danne mælkesyre nedbryder enzymet pyruvat til ethanal, der er et forstadie til ethanol (alkohol).

Enzymet minder meget om de enzymer, som findes i ølgær og danner alkohol i øllet. I karussens tilfælde bliver alkoholen overført til gællerne og frigivet til vandet.

Med et stort nok lager af glukose i lever og muskler kan fisken klare sig gennem en iltfri vinter uden at dø af mælkesyreforgiftning.

Skovfrøen Rana sylvatica kan tåle nedfrysning til -16 grader og stopper både vejrtrækning og hjerterytme, når den går i dvale.

Skovfrøens celler er fyldt med antifrostproteiner, der lægger sig som en kappe rundt om iskrystallerne.

Samtidig sørger sukkermolekyler i cellerne for at sænke kroppens frysepunkt – på samme måde som vi bruger salt på vejene om vinteren.

I 2014 observerede forskere Cuviers næbhvaler synke helt ned til 2992,2 meters dybde i et over to timer langt dyk.

Forklaringen på, at næbhvalerne kan holde vejret så længe, findes i musklerne, hvor ilt binder sig til proteiner kaldet myoglobin.

Havpattedyr har op mod ti gange mere myoglobin end landlevende pattedyr og kan derfor opbevare meget mere ilt i musklerne.

Høje koncentrationer af proteiner er normalt farligt, da de kan klumpe sig sammen, men hvalens myoglobinmolekyler er positivt ladet og frastøder derfor hinanden.