TERMOGENEZA: Jesu li hladnokrvne životinje uistinu hladne?

Svi smo barem jednom u životu čuli ili iskoristili izraz hladnokrvna životinja (eng. cold-blooded). Također svi više-manje znamo da su npr. ribe ili gmazovi hladnokrvne životinje, dok su s druge strane sisavci, pa tako i mi ljudi, toplokrvne životinje. No koliko nas zna razliku između ta dva pojma? Imaju li hladnokrvne životinje stvarno „hladnu“ krv, a toplokrvne životinje „toplu“? Što bi uopće bila „hladna“, a što „topla“ krv, postoji li neka temperatura krvi gdje možemo povući granicu između hladnokrvnih i toplokrvnih? Zašto su neki organizmi aktivni samo po toplom vremenu, a kad zahladi hiberniraju?


Tjelesna temperatura


Ono što smo dobro naučili tijekom pandemije zbog konstantnog mjerenja temperature na ulasku u menzu, fakultet ili nešto treće je da ljudski organizam ima točno određenu tjelesnu temperaturu koju smatramo fiziološkom i da sve ono što je izvan tog intervala ukazuje na neko patološko stanje, a ekstremi i na smrt. Cijeli naš organizam je usklađen i optimiziran da radi u tom relativno uskom rasponu temperatura i mi ulažemo jako puno energije da bismo to održavali - čak i do 60% energije koja se oslobodi razgradnjom hrane se gubi kao toplina koju onda mi (kao toplokrvni organizmi) možemo koristiti da održavamo tjelesnu temperaturu o čemu smo već pisali članak - TERMOGENEZA: Uloga masnog tkiva toplokrvnih organizama. Kod hladnokrvnih životinja stvar je u potpunosti drugačija.


Hladnokrvne životinje


Ukratko i najjednostavnije rečeno hladnokrvne životinje su one životinje koje nemaju konstantnu tjelesnu temperaturu. Među takve organizme spadaju ektotermi - organizmi koji koriste vanjske izvore kako bi kontrolirali svoju temperaturu i poikilotermi - organizmi čija tjelesna temperatura varira, ali uvijek je oko temperature okoliša. Usporedimo li to s toplokrvnim životinjama (npr. čovjekom) vidimo osnovnu razliku - mi svoju temperaturu uvijek održavamo konstantnom i to na račun procesa koji se događaju u našem organizmu, nikako ne ovisimo o okolišu. Energija koju toplokrvni organizam troši u nekom određenom vremenu kod minimalnog opterećenja naziva se brzina bazalnog metabolizma i kao što smo već rekli upravo većina te energije odlazi na termogenezu. Kako hladnokrvni organizmi ne troše nikakvu energiju za održavanje temperature njihov standardni metabolizam (pandan bazalnom metabolizmu toplokrvnih organizama) je višestruko manji. Zgodan primjer toga su kućni ljubimci. Ako za kućnog ljubimca imamo kornjaču i zamorca otprilike iste mase, nakon nekog vremena vidjeli bismo da kornjaču moramo puno manje hraniti u usporedbi sa zamorcem. Zamorac mora unositi značajno više energije u obliku hrane upravo zbog održavanja svoje tjelesne temperature. Sličnu stvar možemo primijetiti i kod ljudi. Zimi, kada se temperatura okoliša značajno razlikuje od naše tjelesne, unosimo veću količinu hrane jer moramo trošiti ogromnu količinu energije kako bi održavali našu tjelesnu temperaturu, dok s druge strane ljeti, kada razlika u temperaturama okoliša i našeg tijela nije toliko drastična, u principu manje jedemo. Vidjevši da je kod ljudi stalna tjelesna temperatura toliko ključna za život možemo postaviti pitanje kako se to hladnokrvne životinje (ribe, vodozemci, gmazovi) nose s različitim temperature kojima su izložene?


Sunčanje


Najbolji primjer korištenja vanjskih izvora energije za zagrijavanje vlastitog tijela su gušteri i zmije. Gušteri se, kao i ljudi, vole sunčati, ali njihov razlog za to je preživljavanje, a ne dobivanje „boje“ odnosno preplanulog tena. Izlaganjem sunčevoj svjetlosti rano ujutro pune se energijom za ostatak dana i podižu svoju tjelesnu temperaturu na razinu koja im je potrebna za lov plijena. Bez topline dobivene iz okoline mogu ostati neaktivni cijeli dan. Ukoliko je vanjska temperatura previsoka gušter će svoj dan provesti u hladu ili će biti aktivniji noću jer se njegov organizam ne bi mogao nositi s tom količinom energije.


Prilagodba na niske temperature


Hladnokrvne životinje, pomalo paradoksalno, lošije podnose ekstremno niske temperature. To je razlog zašto većina riba zimi migrira u toplije vode, a vodozemce i gmazove gotovo pa i ne vidimo u to doba godine. Većina takvih organizama zimi ulazi u stanje izuzetno smanjene metaboličke aktivnosti nazvano torpor, dok neke druge svoj metabolizam potpuno zaustave. Zanimljiv primjer toga je obična šumska žaba. Ona se zimi zakopava u tlo, ali u blizini površine i jako dobro tolerira smrzavanje vlastite krvi i nekih tkiva što bi za većinu organizama značilo sigurnu smrt. Kako zimi vanjska temperatura pada šumska žaba se polako priprema akumulirajući ureu u tkivima te pretvarajući tkivni glikogen (skladišni oblik glukoze) u glukozu (glavni izvor energije stanicama). Urea i glukoza na neki način djeluju kao biološki antifriz; sprječavaju smrzavanje tkivnih tekućina. Na taj način se stanice u tkivima održavaju netaknutima i tekućina u njima se neće zamrznuti iako je temperatura okoliša debelo ispod ništice. Smrznuta krv nema gotovo pa nikakve trajne posljedice na organizam, a ukoliko bi došlo do smrzavanja stanične tekućine kristali leda koji bi se formirali unutar stanice bi u potpunosti uništili njen integritet. Kada dođe toplije vrijeme i temperatura poraste krv šumske žabe će se vratiti u tekući oblik i ona će moći dalje nastaviti svoj životni ciklus.


Evolucija


Neupitno je da je toplokrvnost velika prednost organizmima. Sposobnost životinje da bude aktivna pri bilo kojoj vanjskoj temperaturi, u bilo koje doba godine izravno ju stavlja u bolji položaj od životinje čija sposobnost za lov ili bijeg ovisi o temperaturi okoliša. Znamo da je prije intenzivnog vježbanja dobro „zagrijati“ mišiće, već sama po sebi visoka tjelesna temperatura toplokrvnih organizama im omogućuje da brže dosegnu radnu temperaturu mišića u usporedbi s hladnokrvnim što smo vidjeli na primjeru guštera koji pomoću Sunca puni „mišićne baterije“. Smatra se da se toplokrvnost, odnosno endotermija (sposobnost organizma da svojim metabolizmom održava konstantnu tjelesnu temperaturu) razvijala postupno i da je trebalo proći puno vremena da organizmi steknu sposobnost termoregulacije. Organizmi su tijekom tog vremena sve više rasli i postupno dobivali karakteristike poput krzna i potkožnog masnog tkiva koje im je omogućilo da zadržavaju toplinu dobivenu metabolizmom. Iako izgleda da je toplokrvnost masivna evolucijska prednost ima jedan veliki nedostatak koji sam već spomenuo, a to je povećana potreba za hranom. Mi ovisimo o hrani na isti način kao što gušter ovisi o sunčevoj svjetlosti i bez te nužne količine za održavanje stalne tjelesne temperature, čak ukoliko ne obavljamo nikakav fizički rad, sigurno bismo umrli.

Uzevši to u obzir osobno smatram da se nitko od nas „toplokrvaca“ ne bi trebao osjećati nimalo loše što želi pojesti još jedan slatkiš ili sendvič prije spavanja - to nam je u krvi (i to toploj).


#termogeneza #temperatura #životinje #hladnokrvne #toplokrvne #biologija #sunčanje #gušter #biokemija #hibernacija #biomedicina #znanost #evolucija

152 views0 comments

BUDI AUTENTIČAN, BUDI GLAS STUDENTA

©2019 by Glasstudenta.com