Hogyan dobog a világ legnagyobb szíve
A kék bálnák a legnagyobb és legnehezebb állatok a földön - és ennek megfelelően a szívük is nagy. Hogyan ver ez a gigantikus szerv? A kutatók hallották a kék bálna szívverését és azt találták, hogy merüléskor az óriás szíve a vártnál jóval lassabban dobog - percenként csak két-nyolcszor. Felszínre kerülése után azonban a bálna pulzusa rendkívül magas, akár 35 ütés/perc. A kutatók szerint a kék bálna nagy szíve a biológiailag lehetséges maximumon mozoghat.
A szívverés elengedhetetlen számunkra és minden magasabb rendű állat számára a vér és ezáltal az oxigén testen történő szállításához. Az, hogy milyen gyorsan dobog a szív az emlősökben, az anyagcsere intenzitásától és közvetetten a test méretétől is függ. Kis emlősöknél, például az egérnél a pulzusszám 600 ütés/perc, egy pipistrelle-ben akár több mint 900-at is elérhet. Az olyan nagy állatok, mint az elefánt, viszont sokkal lassabban élnek: a szívük percenként átlagosan 25-30-szor dobog. De mi van a világ legnagyobb állatával? A számítások szerint a 23 méter hosszú és 70 tonna súlyú kék bálna szíve körülbelül 319 kilogramm - és minden egyes ütéssel körülbelül 80 liter vért pumpál a testbe. De sokáig nem volt világos, milyen gyorsan dobog egy ilyen óriás szíve.
EKG-gép kék bálnához
Csak Jeremy Goldbogen a Stanford Egyetemen és munkatársai sikerült ezt a mérést elvégezni. Tanulmányukhoz egy mobil EKG eszközt kombináltak négy erős tapadókoronggal, amelyeknek az érzékelő csomagot állítólag a bálna bőréhez fogták. A kutatók az elektródákat két tapadókorongba fűzték, amelyeknek a bálna szívverését kellett volna rögzíteniük, és továbbítaniuk kellett az EKG-gépbe. „Valóban nem voltam biztos abban, hogy ez működni fog, mert sok mindennek működnie kellett: meg kellett találnunk egy kék bálnát, pontosan rá kell erősítenünk az érzékelőt, és jó kapcsolatban kell lennie a bálna bőrével, majd természetesen meg kell győződnünk arról, hogy az érzékelő dolgozik és adatokat rögzít ”- mondja Goldbogen. A helyzet súlyosbodásához az EKG elektródákat a mellkas bal oldalán kell rögzíteni, közvetlenül a mellüregben. Nemcsak nehéz elérni ezt a területet, de nagyon ráncos bőr is van, ami problematikussá teszi a tapadást.
De sikerült: a kutatók EKG-érzékelőjüket egy 15 éves hím kék bálna mellkasára helyezték, amely hosszú ideje a kaliforniai Monterey-öbölben tartózkodott. "Ez egy 8,5 órás EKG felvételt adott, amelyből elkészíthettük a bálna pulzusprofilját" - számol be Goldbogen és munkatársai. Mivel a bálna ez alatt az idő alatt több merülést is végzett, hogy táplálékot keressen, a kutatók először azt is megfigyelhették, hogyan változott a bálna szívverése. Az ilyen „előadások” során a kék bálna általában először mélyre merül, majd tágra nyitott szájjal alulról lő zsákmányai - rákok vagy nagyon kicsi halak gyűjteményein keresztül. Amíg a víz lefolyik, a kis zsákmányállatok bajuszába akadnak. "Becslések szerint az ilyen táplálkozási akciók során az anyagcsere sebessége az alapérték 50-szeresére nő" - magyarázzák Goldbogen és munkatársai. Ezért arra számítottak, hogy a szívverés ennek megfelelően felgyorsul.
Az egyik szélsőségtől a másikig
Ez azonban nem így volt, amint az EKG felvételeiről kiderült. Ennek megfelelően a kék bálna pulzusa kezdetben meredeken csökken, miközben a mélységbe merül: nagy szíve ezután csak négy-nyolcszor, extrém esetben percenként csak kétszer dobog. Meglepő módon ez még csak kissé felgyorsul még a megerőltető felpattanás során is: a kék bálna szívverése alig gyorsabb, mint a normál nyugalmi pulzus 15 perc körüli sebessége. Ez 30-50 százalékkal lassabb a vártnál - és túl kevés ahhoz, hogy elkerüljék a vér és az izmok oxigénhiányát - állítják a kutatók. Véleményük szerint ez megmagyarázhatja, hogy ezek a bálna táplálék merülések miért nagyon rövidek - a gigantikus tengeri emlősök teste nem képes sokáig elviselni az ilyen oxigénadósságot. A kék bálna aorta íve azonban legalább némi kompenzációt biztosíthat a lassú szívverésért. Mivel, ahogy Goldbogen és munkatársai kifejtik, a bálna íja összehúzódhat, és így további vért kényszeríthet a szervezetbe a szívverések között.
Amikor a kék bálna befejezte merülését és visszaúszik a felszínre, hogy lélegezzen, szíve a másik végletbe esik: nagyon gyorsan dobogni kezd. Az EKG értékei szerint a kék bálna impulzusa ezután 30-37 ütem/percre nő az egekbe. Ez azt jelenti, hogy a bálna pulzusszáma közel van a maximumához, amint azt a kutatók kifejtik. Gyanítják, hogy erre azért van szükség, hogy az oxigénben gazdag vért a lehető leghamarabb újra a testbe pumpálják, és így kifizessék a búvárkodás oxigénadósságát. Goldbogen és csapata véleménye szerint a kék bálna nagy szíve ezért közel áll ahhoz, ami biológiailag lehetséges. Ez megmagyarázhatja azt is, hogy a kék bálnák miért nem tudnak nagyobbak lenni - a szívük egyszerűen nem tudott volna megbirkózni többel.
(Videó: Stanfordi Egyetem)
Forrás: Jeremy Goldbogen (Stanfordi Egyetem) és munkatársai, Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1914273116