Γιατί τα καλαμάρια και τα χταπόδια έχουν μπλε αίμα;

Το αίμα των χταποδιών και των καλαμαριών είναι μπλε επειδή χρησιμοποιούν διαφορετική πρωτεΐνη για τη μεταφορά οξυγόνου από αυτή των ανθρώπων. Αυτή η πρωτεΐνη, η αιμοκυανίνη, βασίζεται στον χαλκό για να συνδεθεί με το οξυγόνο, το οποίο προκαλεί αποχρωματισμό του αίματος. Τα καλαμάρια και τα χταπόδια έχουν προσαρμοστεί στο περιβάλλον τους αλλάζοντας τη συγκέντρωση αιμοκυανίνης στο αίμα τους.

Δεν υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για τα ανθρώπινα όντα να αλληλεπιδράσουν με χταπόδια και καλαμάρια, και οι περισσότεροι άνθρωποι είναι πιθανώς χαρούμενοι για αυτό. Αυτά τα μυστηριώδη πλάσματα του βαθέος συχνά απεικονίζονται ως απαίσιοι κυνηγοί του βαθέος στις δημοφιλείς ταινίες και λογοτεχνία, και η παράξενη δομή και οι συμπεριφορές τους κάνουν εύκολο να τα φοβόμαστε.

Ανάμεσα στα πλοκάμια και τις λαβές βεντούζας τους, καθώς και στα αιχμηρά ράμφη τους (τα μόνα «κόκαλα» στο σώμα τους, αυτά τα περίεργα πλάσματα έχουν γοητεύσει τους ανθρώπους για αιώνες.

Ωστόσο, ένα από τα πιο περίεργα πράγματα που πρέπει να καταλάβουν οι κοκκινόαιμοι είναι το χρώμα του αίματός τους. Γιατί στη Γη τα χταπόδια και τα καλαμάρια έχουν μπλε αίμα;

It’s All About Evolution

Αν και πολλοί άνθρωποι θα ήθελαν η εξήγηση να ήταν λίγο πιο συναρπαστική, ο πραγματικός λόγος πίσω από το ότι το αίμα των καλαμαριών και των χταποδιών είναι μπλε είναι η απλή εξέλιξη. Για παράδειγμα, τα ανθρώπινα όντα έχουν κόκκινο αίμα, αλλά σπάνια αναρωτιόμαστε γιατί συμβαίνει αυτό.

Ένα από τα βασικά συστατικά του ανθρώπινου αίματος είναι ο σίδηρος, γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό μέρος της διατροφής μας. Ο σίδηρος στο αίμα μας περιέχεται στην αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που μεταφέρεται στο αίμα που επιτρέπει τη μεταφορά οξυγόνου στα όργανα και τους ιστούς μας. Ο σίδηρος συνδέεται με το οξυγόνο, το οποίο προκαλεί τον αποχρωματισμό του αίματος σε κόκκινο (βλέπουμε μια παρόμοια αλλαγή χρώματος όταν ο σίδηρος «οξειδώνεται» στη φύση… αυτό το ονομάζουμε «σκουριά»). Η αιμοσφαιρίνη είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος μεταφοράς οξυγόνου, σε σύγκριση με άλλες μεθόδους που παρατηρούνται στη φύση.

Φωτογραφία:Timonina / Shutterstock

Ωστόσο, πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια, αυτό μπορεί να μην ίσχυε για το ανθρώπινο αίμα. Όπως οι περισσότεροι από εσάς γνωρίζετε, τα ανθρώπινα όντα έχουν εξελιχθεί κατά τη διάρκεια δεκάδων εκατομμυρίων ετών, αλλά πολύ πριν φύγουμε από τις θάλασσες για να γίνουμε θηλαστικά στην ξηρά, αποκλίναμε από πιο απλά πλάσματα. Ένα από τα αποκλίνοντα σημεία θα μπορούσε να ήταν η πρωτεΐνη στο αίμα μας που είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά οξυγόνου.

Πιο πρωτόγονα είδη (όπως το χταπόδι, το καλαμάρι και μια σειρά από άλλα ασπόνδυλα) χρησιμοποιούν μια διαφορετική πρωτεΐνη, που ονομάζεται αιμοκυανίνη, η οποία βασίζεται στον χαλκό και όχι στον σίδηρο, ως δεσμευτικό ορυκτό επιλογής. Όταν ο χαλκός συνδέεται με το οξυγόνο, ο αποχρωματισμός είναι διαφορετικός, με αποτέλεσμα το μπλε χρώμα του αίματός τους.

Τώρα, το ενδιαφέρον μέρος είναι ότι η αιμοκυανίνη παίζει βασικό ρόλο στις προσαρμογές των καλαμαριών και των χταποδιών στο περιβάλλον τους. Πολλά καλαμάρια και χταπόδια ζουν κοντά στον πυθμένα της θάλασσας, συχνά σε ακραίες ή αρκτικές θερμοκρασίες (-30 βαθμούς Φαρενάιτ, σε ορισμένες περιπτώσεις). Σε τέτοιες θερμοκρασίες, το οξυγόνο συνδέεται πιο σφιχτά με τις πρωτεΐνες και αν αυτό το οξυγόνο δεν μπορεί να διαχωριστεί και να παραδοθεί σε συστήματα ιστών και οργάνων, ο οργανισμός κυριολεκτικά θα πνιγεί. Ευτυχώς, αυτά τα πλάσματα των βαθέων υδάτων μπορούν να αλλάξουν τη συγκέντρωση αιμοκυανίνης στο αίμα τους (έως και 40% σε όλα τα είδη) για να αντισταθμίσουν και να εξασφαλίσουν την επιβίωση στα πολικά νερά.

…Αλλά ποιος είναι ο λόγος;

Αν και μια απλή ανάλυση αίματος και εξέλιξη μπορεί να εξηγήσει τη διαφορά χρώματος, γιατί τα χταπόδια δεν εξελίχθηκαν απλώς για να ζουν σε θερμότερα νερά; Σίγουρα αυτό θα ήταν πιο εύκολο από το να περιμένουμε εκατοντάδες γενιές χταποδιών να αναπτύξουν υπερπαραγωγικές δυνάμεις αιμοκυανίνης…

Τα χταπόδια ορίζονται από σχετικά μικρή διάρκεια ζωής και έλλειψη ικανότητας μετανάστευσης μεγάλων αποστάσεων. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο ζευγάρωμα, τον τρόπο ζωής και την κινητικότητά τους. Η σύρσιμο στον πυθμένα του ωκεανού δεν είναι ο πιο γρήγορος τρόπος μετακίνησης και με διάρκεια ζωής που κυμαίνεται κατά μέσο όρο 5-15 χρόνια (χταπόδια και καλαμάρια σε κάθε άκρο, αντίστοιχα), η μετανάστευση σε μεγάλες αποστάσεις απλά δεν έχει νόημα. Με άλλα λόγια, έπρεπε να εξελιχθούν για να αντιμετωπίσουν τον βιότοπό τους που επέλεξαν, πράγμα που έγινε. Το να ζει κανείς κοντά σε υπερθερμασμένους θερμικούς αεραγωγούς και νερά της Αρκτικής ταυτόχρονα σημαίνει ότι τα χταπόδια χρειάζονται ευελιξία στη θερμορύθμισή τους και στη μεταφορά οξυγόνου, καθιστώντας την αιμοκυανίνη μια πιο ευέλικτη επιλογή για την ανατομία και τις συγκεκριμένες ανάγκες τους.

Η συγκέντρωση του χαλκού αυξάνεται επίσης στα βαθύτερα νερά, ενώ η συγκέντρωση του σιδήρου αρχίζει τελικά να μειώνεται. Ως εκ τούτου, η έτοιμη διαθεσιμότητα χαλκού μπορεί να προκάλεσε αυτή τη διακοπή της εξελικτικής προόδου των καλαμαριών και των χταποδιών, καθώς το περιβάλλον τους παρείχε έναν πλούτο από αυτό το βασικό ορυκτό, αφήνοντας τα υπόλοιπα, όπως λένε στην εξελικτική ιστορία.

Δεν είναι οι μόνοι…

Ωστόσο, δεν μπορούμε να χωρίσουμε τη φύση σε γαλαζοαίματα και ερυθρόαιμα πλάσματα, επειδή υπάρχουν και πολλά άλλα χρώματα εκεί έξω. Για παράδειγμα, υπάρχει το πρασινοαίματο δέρμα της Παπούα Νέας Γουινέας, το οποίο διασπά τη χρησιμοποιημένη αιμοσφαιρίνη σε συστατικά μέρη (χολερυθρίνη και μπιλιβερδίνη). Αυτά τα μεμονωμένα υποπροϊόντα αλληλεπιδρούν με το αίμα για να του δώσουν ένα πράσινο χρώμα, κάτι που είναι πολύ περίεργο να δεις!

Υπάρχουν επίσης ορισμένα ψάρια που ζουν σε ακραίες θερμοκρασίες και διαθέτουν εντελώς καθαρό αίμα, στερούνται οποιουδήποτε φορέα πρωτεΐνης που μεταφέρεται στο αίμα για οξυγόνο. Είτε το πιστεύετε είτε όχι, υπάρχει στην πραγματικότητα περισσότερη διαθεσιμότητα οξυγόνου στον πυθμένα του ωκεανού και δεδομένου του τρόπου με τον οποίο τα ψάρια απορροφούν απευθείας οξυγόνο από το περιβάλλον τους (βράγχια και άμεση διάχυση 02, σε ορισμένες περιπτώσεις), μπορούν να αντλούν οξυγόνο στα απαραίτητα μέρη τους χωρίς κανένα από αυτούς τους πολύχρωμους φορείς.

Τώρα που εξηγούνται όλα αυτά, την επόμενη φορά που θα πάτε για καταδύσεις και θα δείτε ένα χταπόδι, να θυμάστε ότι δεν είναι και τόσο διαφορετικά από εμάς – μόνο μερικά επιπλέον εξαρτήματα, 600 εκατομμύρια χρόνια, παντελής έλλειψη οστών και em>ελαφρώς διαφορετική πρωτεΐνη στο αίμα που του δίνει αυτή τη μοναδική μπλε απόχρωση!