Ako bije najväčšie srdce na svete?
Modré veľryby sú najväčšie a najťažšie zvieratá na zemi - a ich srdcia sú zodpovedajúcim spôsobom veľké. Ako tento obrovský orgán bije? Vedci začuli tlkot srdca modrej veľryby a zistili, že pri potápaní bije srdce obra oveľa pomalšie, ako sa očakávalo - iba dvakrát až osemkrát za minútu. Po vyplávaní však pulz veľryby extrémne stúpa až k 35 úderom za minútu. Podľa vedcov sa veľké srdce modrej veľryby mohlo pohybovať na maximum biologicky možného.
Tep je pre nás a všetky vyššie zvieratá nevyhnutný, aby sme mohli transportovať krv a tým aj kyslík cez telo. To, ako rýchlo srdce bije u cicavcov, závisí od intenzity metabolizmu a nepriamo tiež od veľkosti tela. U malých cicavcov, ako je myš, je srdcová frekvencia 600 úderov za minútu, v pipistrelle môže dosiahnuť dokonca viac ako 900 úderov. Veľké zvieratá, ako je slon, naopak žijú oveľa pomalším tempom: ich srdce bije v priemere 25 až 30-krát za minútu. Čo však s najväčším zvieraťom na svete? Podľa výpočtov má modrá veľryba s dĺžkou približne 23 metrov a hmotnosťou 70 ton srdce, ktoré váži okolo 319 kilogramov - a pri každom údere pumpuje cez telo okolo 80 litrov krvi. Ale dlho nebolo jasné, ako rýchlo bije srdce takého obra.
Stroj EKG na modrú veľrybu
Toto meranie sa podarilo iba Jeremymu Goldbogenovi zo Stanfordovej univerzity a jeho kolegom. Pre svoju štúdiu skombinovali mobilné zariadenie EKG so štyrmi výkonnými prísavkami, ktoré mali držať balíček senzorov na koži veľrýb. Vedci navliekli elektródy do dvoch prísaviek, ktoré mali zachytiť srdcový rytmus veľryby a preniesť ich do stroja EKG. "Naozaj som si nebol istý, či to bude fungovať, pretože muselo fungovať toľko vecí: Museli sme nájsť modrú veľrybu, pripevniť snímač na správne miesto a v dobrom kontakte s kožou veľryby a potom sa samozrejme ubezpečiť, že snímač pracuje a zaznamenáva údaje, “hovorí Goldbogen. Aby toho nebolo málo, elektródy EKG musia byť pripevnené k ľavej strane hrudníka, priamo v prsnej plutve. Nielenže je táto oblasť ťažko dostupná, ale je tu aj veľmi pokrčená pokožka, ktorá robí lepenie problematickým.
Ale podarilo sa: vedci umiestnili svoj senzor EKG na hrudník 15-ročného mužského modrého veľryba, ktorý bol dlho v kalifornskom Monterey Bay. „Toto nám poskytlo 8,5-hodinový záznam EKG, z ktorého sme boli schopní vytvoriť profil srdcovej frekvencie veľryby,“ informujú Goldbogen a jeho kolegovia. Pretože sa v tomto období veľryba zaviazala vyhľadať potravu niekoľkými ponormi, vedci tiež mohli po prvýkrát vidieť, ako sa zmenil tep srdca veľrybe. Počas takýchto „nájazdov“ sa modrá veľryba najskôr ponorí hlboko a potom s otvorenými ústami strieľa zdola cez zbierky svojich koristi - krabov alebo veľmi malých rýb. Zatiaľ čo voda potom odteká, malé korisťové zvieratá sa zachytia v jeho fúzoch. „Odhaduje sa, že počas takýchto kŕmení sa rýchlosť metabolizmu zvyšuje na 50-násobok základnej hodnoty,“ vysvetľujú Goldbogen a jeho kolegovia. Očakávali preto, že sa srdcový rytmus primerane zrýchli.
Z jedného extrému do druhého
Inak to však nebolo, ako odhalili nahrávky EKG. Podľa toho srdcová frekvencia modrej veľryby spočiatku prudko klesá, zatiaľ čo sa potápa do hlbín: jej veľké srdce potom bije iba štyrikrát až osemkrát, v extrémnych prípadoch dokonca iba dvakrát za minútu. Prekvapivo to zrýchľuje iba mierne aj počas namáhavého odskoku: Tep modrej veľryby je len ťažko rýchlejší ako bežný pokojový pulz okolo 15 úderov za minútu. To je o 30 až 50 percent pomalšie, ako sa očakávalo - a príliš málo na to, aby sa zabránilo nedostatku kyslíka v krvi a svaloch, tvrdia vedci. To by podľa ich názoru mohlo vysvetliť, prečo sú tieto ponory na veľrybie pokrmy zvyčajne veľmi krátke - telá gigantických morských cicavcov nemôžu dlho takýto kyslík tolerovať. Avšak aortálny oblúk modrej veľryby by mohol poskytnúť aspoň malú kompenzáciu za pomalý tlkot srdca. Pretože, ako vysvetľujú Goldbogen a jeho kolegovia, tento luk sa môže stiahnuť vo veľrybe a tým stlačiť ďalšiu krv do tela medzi údermi srdca.
Akonáhle modrá veľryba dokončí ponor a pláva späť na povrch, aby dýchala, srdce upadne do druhého extrému: začne biť veľmi rýchlo. Podľa hodnôt EKG potom pulz modrej veľryby prudko stúpa až k 30 až 37 úderom za minútu. To znamená, že srdcová frekvencia veľryby sa blíži k maximu, ako vysvetľujú vedci. Majú podozrenie, že je to nevyhnutné na to, aby čo najrýchlejšie znova prečerpali krv bohatú na kyslík cez telo a tým splatili kyslíkový dlh z potápania. Podľa názoru Goldbogena a jeho tímu sa veľké srdce modrej veľryby blíži k hranici biologicky možného. To by mohlo vysvetľovať, prečo sa modré veľryby nemohli zväčšovať - ich srdcia sa nedokázali vyrovnať s ďalšími.
(Video: Stanford University)
Zdroj: Jeremy Goldbogen (Stanford University) a kol., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10,1073/pnas.1914273116