Kako hladnokrvne životinje preživljavaju zimu?

Kada dođe zima i hladno vreme, ljudi jednostavno mogu da nabace dodatne slojeve odeće kako bi ostali ugrejani jer naša tela proizvode dosta toplote. Međutim, ne bi imalo nikakvog efekta ako bismo kornjači obukli džemperić. Ok, kornjačica bi sigurno bila još lepša i definitivno bi imala više pratilaca na Instagramu od svog vlasnika, ali po pitanju efikasnosti – potpuno beskorisno jer se kornjače oslanjaju na spoljne izvore toplote.

Možda bismo pomislili da takve životinje sigurno žive samo u toplim područjima, ali poikilotermne tj. hladnokrvne životinje žive svuda, pa čak i na Antarktiku. I to zahvaljujući svojim briljantnim načinima da izbegnu smrzavanje do smrti.
 
Ljudska bića vole da održavaju svoju telesnu temperaturu veoma stabilnom pa tako osećaj hladnoće smatramo neprijatnim. Ipak, za stvorenja kao što su bube i gmizavci, problem ne predstavlja hladnoća, već led. Ćelije sadrže dosta vode, a u hladnim uslovima, voda se širi i formira kristalnu strukturu koju nazivamo ledom. Kada se voda u ćelijama zamrzne, ona bukvalno može da probije ćelije. Pretpostavljamo da je svima jasno da su to loše vesti za ćelije.

Životinjama koje ne generišu dovoljno toplote ili ne mogu da je zadrže u svom telu, potreban je neki način da se osiguraju da se njihove ćelije ne raspadnu u komadiće prilikom zamrzavanja. Jedan od načina je sakrivanje u toplim skloništima – poput jezera čija je površina zaleđena. Sloj leda se ponaša kao izolator, čuvajući ostatak vode od smrzavanja.

Jedna vrsta kornjača (painted turtle) može da provede celu zimu u zaleđenom ribnjaku. I to tako što su naučile kako da dišu vodu! Ne baš, ali skoro da je tako. One zapravo mogu da apsorbuju kiseonik iz vode kroz kožu.
Jedini problem je što se na površini jezera razmenjuju gasovi poput kiseonika iz vazduha i ugljen-dioksida iz vode. Ukoliko se tu nađe neka prepreka, poput leda, onda bakterije i drugi organizmi potroše sav kiseonik u vodi. Osim toga, podvodne biljke ne dobijaju dovoljno sunčeve svetlosti da bi mogle da proizvedu više kiseonika. To onda znači da životinja koja se krije ispod leda mora da preživi nedelje ili mesece sa veoma malo kiseonika.

“Obojene” kornjače imaju rešenje i za to. One ubace svoje telo u usporeni režim. Pošto u okolini ima manje toplote, ove kornjače uspore svoj metabolizam na 1% od normalnog rada. A ukoliko situacija zahteva još očajnije mere, u stanju su da razgrade uskladištene šećere bez upotrebe kiseonika. A kada to rade, stvaraju se jedinjenja koja mogu da poremete kiselost njihovih ćelija. Naravno, kao za baksuz, da bi se oslobodile ovih jedinjenja, ćelijama je potreban upravo kiseonik. Srećom, kornjače imaju još jedan kec u rukavu, ili možda bolje reći – u oklopu. One mogu da skladište ova jedinjenja u svojim oklopima sve dok ne dobiju novu količinu kiseonika. Evolucija je zaista mislila na sve!

E sad, ne može baš svako da se ušuška i u ribnjaku provede celu zimu. Neke životinje moraju da izdrže temperature koje se spuštaju ispod nule. Šumske žabe ovo rešavaju – zamrzavanjem. Bukvalno.
Ove žabe žive u severnim klimama Kanade i Aljaske, gde su, složićemo se, ozbiljne hladnoće. I pored toga što se ove žabe zavuku ispod gomile lišća i snega na zemlji gde temperatura ostaje iznad -7°C, one ipak provode veći deo zime sa 2/3 zamrznute vode u svom telu.
U stvari, one mogu preživeti i do 200 dana na temperaturi od -2°C, i za to vreme ne daju nikakve znakove života – nema otkucaja srca, nema disanja. Ali bez brige, žabica je dobro – odskakutaće dalje čim otopli i odmrzne se.

Tajna ovakvog čudesnog preživljavanja je u pripremi. Kako se zima približava, hladne temperature aktiviraju enzime koji “ispumpavaju” šećere iz uskladištene glukoze tj. glikogena. Ovaj šećer se putem krvotoka prenosi u kritične organe i ponaša se kao prirodni antifriz jer sprečava molekule vode da se pretvore u led. Nivo šećera u srcu poraste i do 10 puta više od normalnog što snižava tačku smrzavanja tečnosti u organima.

Šumske žabe takođe zadržavaju svoju mokraću tako da im se nivo ureje kreće i do 50 puta više od normalnog, što takođe ima efekat antifriza, i možda pomaže u usporavanju njihovog metabolizma. Ovde je ključno to što se vitalni organi žabe ne smrzavaju, iako se veći deo vode u njihovom telu zaledi. Naučnici još uvek proučavaju kako žabe uspevaju da prežive takve uslove. Za sada se čini da sve dok su vitalni organi očuvani, žaba može da se oporavi od smrzavanja.

Ukoliko sad mislite da je žaba usavršila trik pretvaranja u sladoled, dozvolite da vas upoznamo sa valjkastim crvima sa Antarktika. Oni su jedina životinjska vrsta za koju znamo da može da preživi smrzavanje celog tela!

Ove nematode, kako se još nazivaju, žive na antarktičkom zemljištu koje je zasićeno vodom koja se stalno zamrzava i odmrzava, i imaju dva načina da prežive ovakve uslove.
1) Ako se polako hlade, voda iz njihovih ćelija se postepeno uvlači u okolni led, što zapravo čini da njihove ćelije dehidriraju umesto da se zamrznu.
2) U slučaju da se hlađenje desi brzo ili do temperatura nižim od -1°C, njihove ćelije se ipak smrzavaju. U laboratorijskim testovima, više od 80% ovih stvorenja je preživelo 24-časovno zamrzavanje na -1°C. I ako ćemo iskreno, naučnici su donekle zbunjeni ovim podvigom jer na molekularnom nivou izgleda kao da ćelije nastavljaju normalno da funkcionišu uprkos ledu u sebi.

Studije su otkrile da se desetine gena aktivira nakon što dostignu temperaturu od -10°C, uključujući i čudne stvari poput antivirusnih proteina. A nakon što provedu jedan dan zamrznuti, većinu molekularnog delovanja vrše enzimi koji se zovu proteaze. Ovi enzimi usitnjuju proteine na manje molekule, čime se oslobađa energija, koja se može koristiti u kratkom trenutku. Možda se tu krije odgovor njihovog preživljavanja.

Jasno nam je da je ostalo još mnogo toga neistraženog – na primer, kako to da njihove ćelije ne eksplodiraju od leda. Odgovori na ovakva pitanja bi bili super korisni za kriogeniku, koja se i dalje nalazi na raskršću naučne fantastike, prevare i naučnog sna. Na primer, nova saznanja bi nam pomogla da održimo duže u životu organe za transplataciju, ili možda čak i da shvatimo kako da zamrznemo ljude kako bismo mogli da preživimo dugačka svemirska putovanja.

Ne znamo za vas, ali mi ovde u ŠtaKakoZašto timu nemamo nikakve sposobnosti da preživimo zimu smrznuti na Antarktiku ili ispod zaleđenog jezera. Naprotiv, čim je voda na tušu malo hladnija od one kojom se kuva kafa, naše koleginice odmah prekidaju tuširanje. Dakle, kriogeni superheroji poput gorepomenutih kornjača, žaba i antarktičkih crva svakako zaslužuju aplauz.

Oceni tekst
1Sviđa mi se0Ne sviđa mi se0Volim0Haha0Vau!

O nama