Bazálny metabolizmus a telesná hmotnosť - odpoveď na storočnú hádanku Medlife
Bazálny metabolizmus je minimálna energia, ktorú organizmus spotrebuje na to, aby zostal nažive. Vedci chceli zistiť, ako sa môže meniť v závislosti od telesnej hmotnosti.
Multidisciplinárnemu tímu vedcov sa podarilo vyriešiť hádanku, ktorá v minulom storočí spochybnila biológov: Prečo sa bazálny metabolizmus organizmu líši podľa telesnej hmotnosti?
Výsledky výskumu boli publikované v časopise „Nature - Scientific Reports“, informuje ruvid.org.
História skladačky, ktorá stáročia napáda lekárskych vedcov
Dospelý človek v pokoji, v miestnosti pri teplote 20 stupňov Celzia, spotrebuje za hodinu asi jednu kalóriu na kilogram telesnej hmotnosti. Pre porovnanie, slon spáli pol kalórie na kilogram telesnej hmotnosti za hodinu a laboratórna myš súčasne 70 kalórií na kilogram. Ako vysvetliť tieto rozdiely?
Jedným z prvých vedcov, ktorý pozoroval tento jav, bol nemecký fyziológ Max Rubner, ktorý v roku 1883 študoval bazálny metabolizmus psov rôznych veľkostí.
Vtedajšia Rubnerova reakcia naznačovala rozdiel v telesnom teple stratenom cez pokožku. Pretože povrch kože sa líši podľa veľkosti subjektu a jeho hmotnosť sa líši podľa jeho veľkosti, bazálny metabolizmus sa mení priamo úmerne hmotnosti tela v 2/3.
Avšak laboratórny experiment uskutočnený v roku 1932 na niekoľkých cicavcoch pod vedením Maxa Kleibera naznačil, že zmeny bazálneho metabolizmu sa líšia v priamom pomere k hmotnosti pri 3/4 sile. V lekárskej histórii je nový objav známy ako Kleiberov zákon.
Rozdiely vo výsledkoch od prvej do druhej štúdie vyvolali medzi vedcami po celé desaťročia intenzívnu debatu. Hľadanie vysvetlenia sa skončilo v roku 1997, keď fraktálny model navrhol fyzik Geoffrey West. Ten vysvetľuje exponent rovnice fraktálnym tvarom sietí tela rozdeľujúcich zdroje, ako sú obehový a dýchací systém.
Meranie rýchlosti bazálneho metabolizmu - jemné a namáhavé poslanie
Keď sa zvyšoval počet meraní bazálneho metabolizmu, čoraz viac laboratórnych experimentov na zvieratách začala fraktálny model navrhnutý Geoffreyom Westom vykazovať čoraz viac nezrovnalostí. 3/4 exponent rovnice sa ukázal ako nesprávny, pokiaľ ide o menšie vtáky, hmyz a dokonca aj niektoré cicavce.
V súčasnosti autori článku, ktorý bol nedávno publikovaný v časopise Scientific Reports, identifikovali chýbajúci kúsok storočnej hádanky v teoretickom modeli v astrofyzike.
"Pri písaní ďalšej práce o fraktáloch, ktorá hovorila o Kleyberovom zákone, som si uvedomil, že Westov fraktálny model nesedí so základným problémom. Termické vysvetlenie sa javilo ako pravdepodobnejšie, ale bolo treba ho zohľadniť." ohľaduplnosť a skutočnosť, že energetická časť sa nerozptyľuje ako teplo. Do tepelnej metódy som pridal nový pohľad a všimol som si, že údaje dokonale zodpovedajú nami navrhovanej teórii.
Následne sme našu teóriu rozšírili o laboratórne experimenty vykonávané na cicavcoch a iných živých veciach a uvedomili sme si, že vysvetlenie sme našli, tvrdia vedci.
Riešenie - kompromis medzi pasívnym rozptýlením kalórií a minimálnou spotrebou energie živých organizmov
Vedci tvrdia, že nie všetka energia spotrebovaná živým organizmom sa premieňa na teplo.
Jedna časť sa používa počas procesu bunkového delenia, druhá časť na syntézu bielkovín, podporu tela a jeho funkciu.
Keby sa všetka energia premenila na teplo, spotreba energie by sa rovnala výkonu 2/3, ale v tomto prípade by išlo o jednoduchý vykurovací mechanizmus, ako je radiátor, a nie živý organizmus.
Na druhej strane, ak by sa všetka energia spotrebovala efektívne, bude spotreba priamo úmerná počtu buniek, tj. Hmotnosti, ale časť energie sa stratí telom zahrievaním.
V prípade živých organizmov sú dva extrémy v rovnováhe: vážený súčet oboch zložiek, jedna priamo úmerná hmotnosti M a druhá priamo úmerná hmotnosti M pri výkone 2/3.
Konkrétne sa bazálny metabolizmus B líši v závislosti od súčtu telesnej hmotnosti a telesnej hmotnosti v 2/3, čo vysvetľuje rozdiely v bazálnom metabolizme medzi cicavcami a inými živými organizmami.