چرا سمورهای دریایی در آب‌های سرد گرم می‌مانند؟

چرا سمورهای دریایی در آب‌های سرد گرم می‌مانند؟

مطالعه‌ی سمورهای دریایی نشان می‌دهد ماهیچه‌ها کاری بیش از حرکت انجام می‌دهند و به گرم‌شدن جانوران نیز کمک می‌کنند.

زندگی در سرما می‌تواند برای حیوانات دشوار باشد. وقتی بدن سرد می‌شود، اندام‌ها ازجمله مغز و عضلات کند می‌شوند. دمای بدن حیواناتی مانند خزندگان و دوزیستان بیشتر به دمای محیط آن‌ها بستگی دارد، اما پستانداران می‌توانند متابولیسم خود را افزایش دهند و از انرژی بیشتری برای گرم کردن بدن خود استفاده کنند. این کار به آن‌ها اجازه می‌دهد که در مناطق سردتر زندگی کنند و هنگام افت دما در شب یا ماه‌های زمستان فعال بمانند.

اگرچه دانشمندان می‌دانند که پستانداران می‌توانند متابولیسم خود را در سرما افزایش دهند، مشخص نبوده است که کدام اعضا یا بافت‌ها از این انرژی اضافی برای تولید گرمای بیشتر استفاده می‌کنند. گرم ماندن خصوصا برای پستانداران آبزی کوچکی مانند سمورهای دریای چالش‌برانگیز است. بنابراین، پژوهشگران می‌خواستند بدانند که آن‌ها چگونه برای زنده ماندن در سرما سازگار شده‌اند. برای انجام مطالعه‌ی جدید، کارشناسان متعددی درزمینه‌ی متابولیسم انسان و پستانداران دریایی با هم همکاری کردند. هایدی پیرسون از دانشگاه جنوب شرقی آلاسکا و مایک مورای از آکواریوم خلیج مونته‌ری در این گروه حضور داشتند.

درک مصرف انرژی در حیواناتی که به زندگی در شرایط سرد سازگار شده است، ممکن است سرنخ‌هایی درمورد دستکاری متابولیسم انسان نیز فراهم کند.

متابولیسم سمور دریایی

گرم ماندن خصوصا برای پستاندارانی که در آب زندگی می‌کنند، سخت است، زیرا آب بسیار سریع‌تر از هوا گرما را از بدن دور می‌کند. بیشتر پستانداران دریایی بدن بزرگ و لایه ضخیمی از چربی دارند که به‌عنوان عایق عمل می‌کند.

سمورهای دریایی کوچک‌ترین پستانداران دریایی هستند و این لایه ضخیم چربی را ندارند. درعوض، آن‌ها توسط خزی عایق می‌شوند که در میان پستانداران بیشترین تراکم را دارد (یک میلیون مو در هر ۶/۵ سانتی‌متر مربع). اگرچه، خز نیاز نگه‌داری بالایی دارد و باید به‌طور منظم تمیز شود. حدود ۱۰ درصد از فعالیت روزانه سمورهای دریایی صرف حفاظت از لایه عایق هوایی می‌شود که در خز آن‌ها به دام افتاده است.

خز متراکم به‌تنهایی برای گرم نگه داشتن سمورهای دریایی کافی نیست. برای تولید گرمای کافی بدن، میزان متابولیسم آن‌ها در حالت استراحت حدود سه برابر بیشتر از میزان متابولسیم بیشتر پستانداران با اندازه مشابه است. اگرچه، این نرخ متابولیسم بالا هزینه‌ای دارد.

سمورهای دریایی برای به دست آوردن انرژی کافی برای تأمین نیاز بالای خود، باید هر روز به اندازه بیش از ۲۰ درصد جرم بدن خود غذا بخورند. درمقابل، انسان‌ها حدود دو درصد جرم بدن خود غذا می‌خورند. (حدود ۱/۳ کیلوگرم غذا در روز برای یک فرد تقریبا ۷۰ کیلوگرمی.)

سمور دریایی در حال خوردن خرچنگ دانجنس / Sea otter

سمور دریایی درحال خوردن خرچنگ دانجنس در خلیج مونتری کالیفرنیا

گرما از کجا می‌آید؟

وقتی حیوانات غذا می‌خورند، سلول‌های موجود در بدن نمی‌توانند برای انجام وظایف خود مستقیما از انرژی موجود در غذا استفاده کنند. درعوض، غذا به مواد مغذی ساده‌ای مانند چربی‌ها و قندها شکسته می‌شود. این مواد مغذی سپس توسط خون جابه‌جا می‌شوند و توسط سلول‌های بدن جذب می‌شوند.

در درون سلول‌ها، اجزایی به نام میتوکندری وجود دارد که در آن مواد مغذی به ATP تبدیل می‌شود که نوعی مولکول پرانرژی است که به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌شود.

فرایند تبدیل مواد مغذی به ATP شبیه کاری است که طی آن یک سد آب ذخیره‌شده را به برق تبدیل می‌کند. وقتی آب از سد جریان پیدا می‌کند، با چرخاندن تیغه‌های متصل به ژنراتور برق تولید می‌کند. اگر سد نشتی داشته باشد، مقداری آب (یا انرژی ذخیره‌شده) از دست می‌رود و نمی‌توان از آن برای تولید برق استفاده کرد. به‌طور مشابه، میتوکندری‌های دارای نشتی در ایجاد ATP از مواد مغذی کارآیی کمتری دارند. اگرچه انرژی نشت‌شده در میتوکندری نمی‌تواند برای انجام کار استفاده شود، گرمایی تولید می‌کند که بدن سمور دریایی را گرم می‌کند.

تمام بافت‌های بدن انرژی مصرف می‌کنند و گرما تولید می‌کنند، اما برخی بافت‌ها بزرگ‌تر و فعال‌تر از بقیه هستند. عضلات ۳۰ درصد از توده بدن بیشتر پستانداران را تشکیل می‌دهند. عضلات هنگام فعالیت انرژی زیادی مصرف می‌کنند و گرمای زیادی تولید می‌کنند. بدون شک این وضعیت را هنگام گرم شدن در جریان ورزش و نیز هنگام لرزیدن در سرما تجربه کرده‌اید.

پژوهشگران برای پی بردن به این موضوع که آیا متابولیسم عضلات به گرم نگه داشتن سمورهای دریایی کمک می‌کند، نمونه‌های کوچکی از عضلات سمورهای دریایی با اندازه‌ها و سنین مختلف (از توله‌های تازه متولدشده تا سمورهای بالغ) را مطالعه کردند. آن‌ها نمونه‌های عضلات را در اتاقک‌های کوچکی قرار دادند که برای نظارت بر مصرف اکسیژن طراحی شده بود که معیاری از میزان مصرف انرژی است.

پژوهشگران با افزودن محلول‌های مختلفی که فرایندهای متابولیکی مختلف را تحریک یا مهار می‌کرد، تعیین کردند که میتوکندری از چه مقدار انرژی برای تولید ATP استفاده می‌کند و چه مقدار انرژی می‌تواند به گرما تبدیل شود. پژوهشگران کشف کردند که میتوکندری‌های موجود در عضلات سمورهای دریایی می‌توانند نشتی زیادی داشته باشند و به سمورها اجازه دهند تا بدون فعالیت بدنی یا لرزش گرمای درون عضلات خود را افزایش دهند. انرژی ازدست‌رفته به شکل گرما، به آن‌ها کمک می‌کند تا در سرما زنده بمانند. موضوع قابل‌توجه اینکه، توله‌های تازه متولدشده دارای توانایی متابولیکی مشابه با بزرگسالان هستند؛ حتی اگر عضلات آن‌ها هنوز برای شنا و غواصی بالغ نشده است.

سمور دریایی مادر / mother sea otter

سمور دریایی مادر به شکل دستی فرزند خود را تغذیه می‌کند و تکه‌های خرچنگ را به او می‌دهد

نتایج جامع‌تر

پژوهشگران می‌گویند مطالعه آن‌ها به وضوح نشان می‌دهد که عضله برای وظایفی فراتر از حرکت مهم است. ازآنجا که عضلات بخش بزرگی از توده بدنی را تشکیل می‌دهند، حتی افزایش اندکی در متابولیسم عضلات می‌تواند به میزان چشمگیری مقدار مصرف انرژی حیوان را افزایش دهد.

این یافته پیامدهای مهمی برای سلامت انسان دارد. اگر دانشمندان راه‌هایی برای افزایش ایمن و بازگشت‌پذیر متابولیسم عضلات اسکلتی در حالت استراحت پیدا کنند، پزشکان احتمالا می‌توانند از آن به‌عنوان ابزاری برای کاهش نرخ رو به رشد چاقی با افزایش مقدار کالری که بیمار می‌تواند بسوزاند، استفاده کنند. برعکس، کاهش متابولیسم عضله اسکلتی می‌تواند انرژی را در بیماران مبتلا به سرطان یا بیماری‌های تضعیف‌کننده‌ی دیگر حفظ کند و همچنین می‌تواند غذا و منابع موردنیاز برای حمایت از فضانوردان در پروازهای فضایی طولانی‌مدت را کاهش دهد.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده