Miért nem fagy meg az antarktiszi pingvinek lába?
Ennek a kihívásnak a teljesítéséhez a pingvinek két olyan mechanizmusból származnak, amelyek segítik őket. Először is képesek arra, hogy az erek átmérőjének megváltoztatásával szabályozzák a lábakat elérő véráramlást. Ha alacsony a hőmérséklet, akkor a véráramlás alacsony, és ha megnő, akkor a véráramlás is megnő. A jelenség embernél is megfigyelhető. Pontosabban, ha hideg van, kezünk és lábunk kifehéredik, mert a véráramlás csökken. A hőmérséklet emelkedésével a vér áramlása is növekszik, végtagjaink pedig rózsaszínűvé válnak. Ennek a jelenségnek a kezelése nagyon kifinomult, magában foglalja a hipotalamust, valamint számos hormonális és idegrendszert.
Ezután a pingvinek hőcserélővel is rendelkeznek a láb felső részén. Így az artériák, amelyek a szükséges meleg vért biztosítják a lábakban, apró edények sokaságára oszlanak, amelyek igazodnak más hasonló erekhez, de hideg vért visznek a lábakból. A meleg a meleg vértől a hidegig kering, és így a lábak is kapnak egy kis hőt.
Télen a pingvin talpa csak egy-két fokkal van a fagypont felett. Így elkerülik a fagyást, és nem veszítenek túl sok hőt.
A kérdésre adott válasz egy részének nagyon érdekes biokémiai magyarázata van.
Az oxigén és a hemoglobin közötti kötés általában erős exoterm reakció: hőmennyiség (DH) szabadul fel, amikor a hemoglobin molekula az oxigénhez kapcsolódik. Általában ugyanolyan mennyiségű hő szívódik fel a fordított reakcióban, amikor az oxigént felszabadítja a hemoglobin. Mivel azonban az oxigénellátás és az oxigénmentesítés a test különböző részein megy végbe, a molekuláris környezet változásai (például a savasság) hőveszteséghez vagy felhalmozódáshoz vezethetnek a folyamat során.
A hőszint értéke fajonként változik. Az antarktiszi pingvinek esetében a dolgok olyanok, hogy a perifériás szövetekben, például a lábban, a DH sokkal alacsonyabb értékű, mint az embereknél. Ez két előnyt ad a pingvineknek. Először is, a madár hemoglobinja kevesebb oxigént nyer, ha oxigéntelenít, így a lábak kevésbé fagynak meg.
A második előny a termodinamika törvényeinek következménye. Bármilyen reverzibilis reakcióban, ideértve az oxigén felszívódását és felszabadulását a hemoglobinból, az alacsony hőmérsékletek exoterm irányban ösztönzik a reakciót, és az ellenkező irányú reakciót elriasztják. Ezért alacsony hőmérsékleten az oxigént jobban felszívja a hemoglobin, és könnyebben szabadul fel. A szerény hőmennyiség azt jelenti, hogy a hemoglobin oxigén iránti affinitása a hideg szövetben nem olyan magas, hogy megakadályozza későbbi felszabadulását.