Dyrene overlever uden ilt

En edderkop i Himalayas tynde luft, gæs med skjulte genetiske koder og fisk, der fungerer som alkoholfabrikker – takket være en helt særlig anatomi stortrives nogle dyrearter, når ilt­niveauet bliver faretruende lavt.

En edderkop i Himalayas tynde luft, gæs med skjulte genetiske koder og fisk, der fungerer som alkoholfabrikker – takket være en helt særlig anatomi stortrives nogle dyrearter, når ilt­niveauet bliver faretruende lavt.

Gavin Maxwell/NaturePL

I højderne

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som springedderkoppen kan nøjes med.

© Shutterstock & Oliver Larsen

Springedderkop er verdens højestlevende dyr

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

© Claus Lunau

1. Åndehullet sidder på undersiden

Edderkoppen trækker luft ind et åndehul, kaldet spirakel, på undersiden af kroppen.

© Claus Lunau

2. Hulrum ligner siderne i en bog

I lungen fordeles luften i en række små hulrum, kaldet lamella, der ligger som siderne i en bog.

© Claus Lunau

3. Fine blodkar optager ilten

Mellem hulrummene flyder fine blodkar, som overfører den sparsomme ilt fra den tynde luft til blodet.

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som himalayagåsen kan nøjes med.

© Shutterstock & Oliver Larsen

Gæs følger kold luft over Himalaya

© shutterstock

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.

© claus Lunau & Shutterstock

1. Bagerste luftsæk fyldes

På første indånding trækker himalayagåsen luften ned i den bagerste luftsæk og ind i lungen. Selve lungevæggen er fire gange tyndere end hos pattedyr og optager lettere ilt.

© claus Lunau & Shutterstock

2. Hæmoglobin binder ilt

Ilten passerer hen over lungemembranen og binder sig til hæmoglobin. Fire genetiske mutationer i hæmoglobinet sørger for, at iltbindingen sker ekstra effektivt.

© claus Lunau & Shutterstock

3. Afiltet luft parkeres

På næste indånding føres den nu afiltede luft fra lungerne til den forreste lungesæk, mens der samtidig trækkes ny iltrig luft ind i den bagerste lungesæk.

© claus Lunau & Shutterstock

4. Luften pustes ud

Ved udånding pustes den afiltede luft ud, mens den tidligere indåndede, iltrige luft skubbes fra bagerste lungesæk ind i lungerne.

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som yakoksen kan nøjes med.

© Oliver Larsen & Shutterstock

Yakoksens hjerte er gigantisk

Yakoksens hjerte er en tredjedel større end andre kvægracers.

© Shutterstock

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.

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som rådyrmusen kan nøjes med.

©

Musemolekyle er hypermuteret

© All Canada/ImageSelect

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.

I dybet

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som dyret kan nøjes med.

©

Alkohol hjælper fisk gennem vinteren

© Getty Images

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.

Glukoselagre og et særligt enzym sørger for, at karussen kan leve iltfrit.

© Shutterstock & Oliver Larsen

1. Sukker omdannes til pyruvat

Under iltfrie forhold omdanner karussen glukose til pyruvat via en proces kaldet glykolyse. Processen finder sted i cellevæsken.

© Shutterstock & Oliver Larsen

2. Enzym forhindrer forgiftning

Normalt vil pyruvat danne mælkesyre, som er dødelig i høje koncentrationer, men et muteret enzym forhindrer mælkesyreforgiftningen.

© Shutterstock & Oliver Larsen

3. Fisken udånder alkohol

Enzymet omdanner pyruvat til ethanal og videre til ethanol (alkohol), som frigives til gællerne. Processen kan fortsætte, indtil al glukose er opbrugt.

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som dyret kan nøjes med.

©

Skovfrøer er fyldt med antifrostvæske

© Cyril Ruoso/NaturePL

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.

Procentdel af luftens normale iltindhold ved havoverfladen (100 %), som dyret kan nøjes med.

©

Næbhval er ladet med myoglobin

© Shutterstock

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.