Das dänische populärwissenschaftliche Magazin Wiedenskab präsentiert fünf Arten wahrer Supermächte unter Säugetieren. Zum Beispiel kann eine Giraffe einen enormen Blutdruck tolerieren, und Seeelefanten halten viele Stunden lang den Atem an. Wissenschaftler erzählen, wie es Tieren gelingt und ob es einem Menschen möglich ist, jemals die gleichen Superkräfte zu entwickeln.
Wie gefällt Ihnen die Idee, eine Klimaanlage in Ihrem Gehirn zu installieren oder den Atem zwei Stunden lang anzuhalten? Einige Säugetiere haben fast übernatürliche Kräfte.
Wir Säugetiere haben eines gemeinsam: Wir bringen lebende Babys zur Welt. Danach konzentrieren wir uns darauf, wie wir sie so gut wie möglich erziehen und füttern können, hauptsächlich mit Hilfe unserer eigenen Milch.
Aber während die Grundprinzipien der Physiologie aller Säugetiere genau gleich sind, sind viele Tiere zu dem fähig, was Menschen nicht können.
Die unglaubliche Anpassungsfähigkeit wilder Tiere war das Thema einer kürzlich an der Universität Aarhus abgehaltenen Konferenz. Daraufhin teilten die Forscher ihr Wissen darüber, wozu Tiere im Labor fähig sind, achteten jedoch besonders darauf, wie sie sich in ihrer natürlichen Umgebung verhalten.
Gerade weil die Grundprinzipien der Struktur unseres Körpers dieselben sind, hoffen die Wissenschaftler, dass dieses Wissen eines Tages bei der Entwicklung von Technologien und Arzneimitteln für die Behandlung des Menschen genutzt werden kann, wenn Sie die Supermächte von Säugetieren verstehen.
Zum Beispiel haben einige Tiere im Anpassungsprozess die Fähigkeit erworben, ihr Gehirn zu kühlen.
„Wir nennen das selektive Gehirnkühlung. Wenn ein Tier hungrig und durstig ist, können Sie dies an der Temperatur des Gehirns erkennen“, sagt Andrea Fuller, Professorin für Physiologie an der Universität Witwatersrand in Südafrika.
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Andrea Fuller arbeitet an der Anpassung von Säugetieren an die rauen klimatischen Bedingungen der Kalahari-Wüste im südlichen Afrika. Sein Sand bedeckt eine Fläche, die der Hälfte Dänemarks entspricht, und dort gibt es praktisch kein Wasser.
Aber für viele Tiere sind dies nur alltägliche Sorgen. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die erstaunlichen Fähigkeiten von fünf Wildtieren, die sich an ihren Lebensraum angepasst haben.
1. Erdferkel kühlt sein Gehirn
Viele Jahre lang dachten die Menschen, dass Tiere wie der Erdferkel, auch als „Erdschwein“bekannt, unter extrem heißen und trockenen Bedingungen überleben, vor allem, weil sie ihr Gehirn aktiv kühlen.
So funktioniert die sogenannte selektive Gehirnkühlung bei vielen großen Säugetieren (Primaten sind eher eine Ausnahme):
- Sie kühlen das Blut, das bereits Sauerstoff gespendet hat, dh venöses Blut.
- Eine spezielle Struktur im Kopf ermöglicht es Ihnen, so etwas wie einen See aus gekühltem Blut zu schaffen.
- Das heiße Blut, das gerade in der Lunge mit Sauerstoff angereichert wurde, dh arterielles Blut, gelangt durch diesen See zum Kreislaufsystem und kühlt ab, bevor es das Gehirn erreicht.
„Unser Wissen war lange Zeit darauf zurückzuführen, dass in der Wüste lebende Tiere wie Erdferkel auf diese Weise die Überhitzung des Gehirns bekämpfen“, sagt Andrea Fuller, die die Mechanismen der Anpassung von Säugetieren an das Leben in der Wüste untersucht.
Wüstentiere können es sich nicht leisten zu schwitzen
So funktioniert die sogenannte selektive Gehirnkühlung bei vielen großen Säugetieren (Primaten sind eher eine Ausnahme):
Sie kühlen das Blut, das bereits Sauerstoff gespendet hat, dh venöses Blut.
Eine spezielle Struktur im Kopf ermöglicht es Ihnen, so etwas wie einen See aus gekühltem Blut zu schaffen.
Das heiße Blut, das gerade in der Lunge mit Sauerstoff angereichert wurde, dh arterielles Blut, gelangt durch diesen See zum Kreislaufsystem und kühlt ab, bevor es das Gehirn erreicht.
„Unser Wissen war lange Zeit darauf zurückzuführen, dass in der Wüste lebende Tiere wie Erdferkel auf diese Weise die Überhitzung des Gehirns bekämpfen“, sagt Andrea Fuller, die die Mechanismen der Anpassung von Säugetieren an das Leben in der Wüste untersucht.
Wüstentiere können es sich nicht leisten zu schwitzen
"Aber das wärmeempfindlichste System im Körper ist der Darm, und es wird vor dem Gehirn kochen", sagt Andrea Fuller.
Ihre Forschung zeigt, dass Tiere nicht nur ihr Gehirn konditionieren, um ihr Leben zu retten (was nicht viel kostet, wenn ihr Darm kocht).
Sie kühlen das Gehirn, um das Schwitzen zu kontrollieren, das vom Gehirn reguliert wird. Aardvark verwendet einfach eine interne Konditionierung, um den Wasserverlust im Schweiß unter Kontrolle zu halten. Dies ist in einer Umgebung mit wenig bis gar keinem Wasser unerlässlich.
Dies ist eine sehr nützliche Fähigkeit, das Gehirn bei Wassermangel zu kühlen, um ein unpraktisches Schwitzsignal zu verhindern.
Weitere Informationen zur Hirnkühlung des Erdferkels und zur Erforschung großer Säugetiere, die unter hohen Temperaturen leben, finden Sie in einem kostenlosen Artikel aus dem Jahr 2014, der in der Zeitschrift Physiology veröffentlicht wurde.
2. Igel und andere im Winterschlaf
Im Winter geht der Igel zwischen Zweigen und welken Blättern in einen tiefen Winterschlaf und reduziert den Energieverbrauch des Körpers auf nur 4% des normalen Stoffwechsels.
Im Vergleich dazu beträgt unser absolutes Minimum im Schlaf 65% unseres normalen Stoffwechsels.
Mit anderen Worten, der Igel ist bereit, sehr lange im "Dosen" -Zustand zu bleiben. Alles in seinem Körper während des Winterschlafes geschieht sehr langsam.
Ein solcher Zustand in einer Person wäre ein großer Durchbruch bei der Durchführung komplexer Operationen. Ganz zu schweigen vom coolsten Ziel - einer Raumfahrt zum Mars.
Wie kann der Winterschlaf für eine Person nützlich sein?
Bären und unzählige kleine Nagetiere können ebenfalls Winterschlaf halten, und bei bestimmten Vogelarten werden überwinternde Bedingungen beobachtet.
Der Mensch weiß noch nicht wie, würde aber gerne von Experten lernen, die den Körper mit minimalem Energieverbrauch am Laufen halten können.
Eine neue Studie zeigt, dass eine natürliche Senkung der Körpertemperatur ein großes Potenzial für die Rehabilitation von Menschen mit Herzstillstand haben kann.
Was ist mit uns? Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Zeit nicht weit ist, in der Behandlungen durchgeführt werden, die dem Winterschlaf von Tieren ähneln.
3. Das Seeelefant lebt unter einem (riesigen) Gewässer
Trotz ihres ungewöhnlichen Aussehens können Seeelefanten 50 Mal am Tag bis zu einer Tiefe von mehr als 2000 Metern tauchen und bleiben zwei Stunden lang ruhig unter Wasser, obwohl sie normalerweise "nur" etwa eine halbe Stunde lang tauchen.
Wir von Wiedenskub haben kürzlich über philippinische Taucher geschrieben, die auch länger tauchen können als wir, der Rest der Landbewohner. Aber auch trainierte und möglicherweise genetisch angepasste Taucher können "nur" fünf Minuten lang den Atem anhalten.
Es überrascht nicht, dass Experten Elefantenrobben als die härtesten Tiefseetaucher der Welt bezeichnen. Einschließlich Wale.
„Einer unserer Seeelefanten blieb 15 Minuten in einer Tiefe von 2.000 Metern, nachdem er nur drei Minuten lang nach Luft gesucht hatte. Sie verbringen 90% ihrer Zeit unter Wasser. Diese Tiere sind keine „Taucher“. Sie leben nur unter Wasser “, schließt Mike Fedak, emeritierter Professor an der Universität von St. Andrews in Schottland, der seit vielen Jahren mit Seeelefanten arbeitet.
Diese Schlussfolgerung wird durch die Tatsache gestützt, dass es Seeelefanten nichts ausmacht, in einer Tiefe von 400 Metern ein leichtes Nickerchen zu machen.
Seeelefanten können die Herzfunktion steuern
Während des Experiments, als die Seeelefanten in einem geschlossenen Tank schwammen und das Fenster, durch das Luft zugänglich war, von Zeit zu Zeit geschlossen wurde, beobachtete Mike Fedak, wie der Seeelefant absichtlich sein Herz praktisch stoppte, sobald der Wissenschaftler seine Hand nach der Luke ausstreckte.
Erst kürzlich gab es überzeugende Beweise dafür, dass tauchende Säugetiere ihre Herzfrequenz vollkommen bewusst kontrollieren.
Tauchende Säugetiere kontrollieren auch ihren Blutfluss, um Sauerstoff im Blut zu den Organen zu senden, die ihn am dringendsten benötigen. Zum Beispiel für Gehirn und Herz, während der Rest der Muskeln mit ihren eigenen Sauerstoffreserven zufrieden sein muss.
Das heißt, Seeelefanten sind Experten für die Steuerung ihres eigenen Blutflusses, und dies zeigt sich deutlich darin, wie sich die Herzfrequenz plötzlich mit einer Handbewegung des Wissenschaftlers verlangsamt.
Es ist sehr interessant, wie und wann Seeelefanten dies in der Natur tun. Erklärt dies ihre Fähigkeit, so lange zu tauchen?
Tiefsee-Zusammenarbeit zum Nutzen aller
Mike Fedak und Ozeanwissenschaftler, die verstehen wollen, wie sich die Ozeane verhalten und wie sie den Klimawandel beeinflussen, sind eine ungewöhnliche Partnerschaft eingegangen.
Ausgestattet mit Sensoren, die beispielsweise die Wassertemperatur und den Salzgehalt messen und ein GPS-Signal senden, helfen Seeelefanten Ozeanographen dabei, die tiefen Schichten des Ozeans zu untersuchen, während Mike Fedak wertvolle Einblicke in das Verhalten von Tieren in der Tiefe erhält.
Weitere Informationen zu dieser Zusammenarbeit, bei der Robben ein ganzes Schiff von Wissenschaftlern ersetzen, finden Sie auf der MEOP-Website: Meeressäugetiere, die die Ozeane von Pol zu Pol erkunden.
4. Der Blutdruck der Giraffe hätte ihn töten sollen
Viele Merkmale sind mit der großen Entfernung vom Herzen zum Gehirn einer Giraffe verbunden, die spezielle Anpassungen erfordert.
Professor Tobias Wang, Biologieprofessor an der Universität Aarhus, ist seit vielen Jahren mit Kristian Aalkjær an der Spitze der Forschung zu Hals, Beinen und Herz der Giraffe.
Das Herz einer Giraffe sollte zwanzig Kilogramm wiegen, sagt ein Witz. In der Tat braucht eine Giraffe einen beeindruckenden Druck, um Blut über den langen Hals in ihr Gehirn zu befördern - und es fühlt sich großartig an.
Die Giraffe hat ein dickes Herz
Aber das Gewicht des Herzens einer Giraffe beträgt genau wie unseres nur ein halbes Prozent des gesamten Körpergewichts.
Es hat jedoch extra dicke Wände von Herzkammern, die zusätzlichen Blutdruck liefern, wie neue Forschungsergebnisse belegen, die auf der Konferenz vorgestellt wurden.
5. Das Alpaka bleibt sein ganzes Leben lang ein halbes Jungtier
Im Bauch Ihrer Mutter haben Sie dies auch verwendet - ein Super-Protein namens Hämoglobin, das Sauerstoff in unserem Blut bindet und transportiert.
Bei einem ungeborenen Baby ist Hämoglobin so rot wie das der Mutter, aber da es Sauerstoff aus dem Kreislaufsystem der Mutter in das eigene System des Babys transportieren muss, hat es eine größere Fähigkeit, Sauerstoff zu binden. Dies ist charakteristisch für das Hämoglobin aller Säugetierbabys bis zu ihrer Geburt.
Dies wird vom Alpaka genutzt. Sie verbringt ihr Leben im Hochgebirge, wo die Luft dünn ist. Gewöhnliche Tiere dort müssten viel schneller atmen, um genug Sauerstoff zu bekommen.
Im Gegensatz zu uns, dem Rest, gibt Alpaka sein Hämoglobin aus Kindertagen einfach nicht auf, was Blut betrifft, es bleibt ein Kind fürs Leben.
Viele Tiere leben in der Höhe
Es gibt verschiedene Beispiele für intelligente Lösungen für das Leben im Hochgebirge. In der Natur wurde über alpine Yaks gesprochen; Mäuse, Schafe und Vögel haben alle ihre eigenen Möglichkeiten, in der Höhe zu überleben.
„Sehr oft lösen Tiere zumindest einen Teil des Problems, indem sie das Hämoglobin, das Sauerstoff im Blut transportiert,„ optimieren “oder geringfügig anpassen“, sagt Roy Weber, emeritierter Professor am Institut für Biowissenschaften der Universität Aarhus, Autor eines Übersichtsartikels zur Anpassung von Tieren an Leben unter Hochgebirgsbedingungen.
So haben wir ein wenig über einige der beeindruckenden Geräte gelernt, die unsere Cousins und evolutionären Cousins haben.
Im Kern sind alle Säugetiere um uns herum genau wie wir. Vielleicht können wir eines Tages einige ihrer außergewöhnlichen Fähigkeiten lernen und anwenden. Die Wissenschaft wird es zeigen.
Inge G. Revsbech
