Γιατί τα χταπόδια έχουν τρεις καρδιές;

Τα χταπόδια έχουν τρεις καρδιές επειδή μεταφέρουν οξυγόνο χρησιμοποιώντας αιμοκυανίνη, η οποία είναι λιγότερο αποτελεσματική από την αιμοσφαιρίνη στη μεταφορά οξυγόνου.

Έχουμε μια μόνο ισχυρή καρδιά που αντλεί αίμα σε ολόκληρο το σώμα μας. Τα περισσότερα άλλα θηλαστικά και ζώα έχουν μια ενιαία καρδιά που κυκλοφορεί οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά σε όλο το σώμα. Όλες αυτές οι μεμονωμένες καρδιές μπορεί να μην φαίνονται ή να μην λειτουργούν το ίδιο, αλλά κάνουν τη δουλειά τους.

Τώρα γνωρίστε τα κεφαλόποδα - τα καλαμάρια, τα χταπόδια και τις σουπιές (επίσης ναυτιλοειδή, αλλά θα τα πούμε αργότερα) που ζουν στη θάλασσα. Δεν ήταν ευχαριστημένοι μόνο με μια καρδιά, έτσι πήγαν και εξελίχθηκαν τρεις. Οι τρεις καρδιές τους μαζί χρησιμεύουν για την άντληση αίματος σε όλη την ευέλικτη και ως επί το πλείστον χωρίς κόκαλα σώμα για την παροχή οξυγόνου.

Γιατί χρειάζονται τρεις καρδιές αντί για τη μοναδική καρδιά που λειτουργεί για τόσα άλλα στο ζωικό βασίλειο;

Τα χταπόδια είναι κεφαλόποδα. (Φωτογραφία:Vladimir Wrangel/Shutterstock)

Πώς τα χταπόδια κυκλοφορούν το αίμα τους

Τα κεφαλόποδα έχουν κλειστό κυκλοφορικό σύστημα, τη μοναδική κατηγορία στη φύλο των Μαλακίων που έχουν (αυτή είναι η ίδια ομάδα στην οποία ανήκουν τα σαλιγκάρια και τα μύδια). Ένα κλειστό κυκλοφορικό σύστημα σημαίνει ότι το αίμα τους ρέει μέσα στα αγγεία, σε αντίθεση με ένα ανοιχτό κυκλοφορικό σύστημα, όπου όλο το αίμα ή η αιμολέμφος λούζει όλους τους ιστούς, όπως βρίσκεται σε έντομα, γαρίδες και άλλα μαλάκια.

Οι τρεις καρδιές στην κυκλοφορία των κεφαλόποδων έχουν διαφορετικές λειτουργίες. Υπάρχει η κύρια καρδιά, όπως η μία ανθρώπινη καρδιά μας, που ονομάζεται συστημική καρδιά που αντλεί το αίμα σε όλο το σώμα. Οι άλλες δύο καρδιές είναι οι διακλαδικές καρδιές ή οι βραγχιακές καρδιές, που βρίσκονται κοντά σε κάθε βράγχιο. Όλες αυτές οι δομές βρίσκονται στον μανδύα, μια μυϊκή δομή ακριβώς πίσω από το κεφάλι του κεφαλόποδου. Ο μανδύας φιλοξενεί επίσης άλλα όργανα, όπως το πεπτικό σύστημα και τους αναπαραγωγικούς αδένες.

(Φωτογραφία:Jayjune69/Shutterstock)

Η πραγματική κίνηση του αίματος μέσα από τις τρεις καρδιές δεν είναι τόσο ασυνήθιστη. Το αποξυγονωμένο αίμα επιστρέφει στη συστηματική καρδιά από το υπόλοιπο σώμα. Η συστηματική καρδιά μεταφέρει αυτό το αίμα στις διακλαδισμένες καρδιές. Στη συνέχεια, οι διακλαδισμένες καρδιές στέλνουν το αίμα στα τριχοειδή αγγεία στα βράγχια για να οξυγονωθεί. Αυτό το οξυγονωμένο αίμα αποστέλλεται πίσω στη συστηματική καρδιά, οπότε και περνάει στο υπόλοιπο σώμα για να αναπληρώσει τους ιστούς του με οξυγόνο. Και έτσι, η διαδικασία επαναλαμβάνεται.

Άλλα ζώα έχουν ένα παρόμοιο σύστημα, αλλά αντί για δύο ακόμη καρδιές, το αίμα στέλνεται απευθείας στους πνεύμονες ή στα βράγχια για να πάρει το οξυγόνο του. Οι άνθρωποι έχουν την πνευμονική αρτηρία που προέρχεται από την καρδιά μας, η οποία μεταφέρει αποξυγονωμένο αίμα στους πνεύμονες για να οξυγονωθεί. Η πνευμονική φλέβα φέρνει το πλούσιο σε οξυγόνο αίμα πίσω στην καρδιά για διανομή.

Ο λόγος που τα κεφαλόποδα ακολουθούν τη διαδρομή των τριών καρδιών και όχι την απευθείας διαδρομή, μπορεί να έχει να κάνει με το αίμα τους.

Το αίμα του χταποδιού είναι ο λόγος για τις 3 καρδιές του

Μπορούμε να ονομάσουμε τους βασιλιάδες «γαλαζοαίματους», αλλά οι αληθινοί «γαλαζοαίματοι» είναι τα κεφαλόποδα. Σε αντίθεση με το αίμα μας, το οποίο είναι κόκκινο λόγω της αιμοσφαιρίνης του μεταφορέα οξυγόνου που περιέχει σίδηρο, τα κεφαλόποδα χρησιμοποιούν μια πρωτεΐνη που περιέχει χαλκό που ονομάζεται αιμοκυανίνη. Η αιμοκυανίνη, όταν συνδέεται με το οξυγόνο, δίνει στο αίμα τους μπλε χρώμα.

Όταν η πρωτεΐνη δεν είναι συνδεδεμένη με το οξυγόνο, γίνεται διάφανη! Δεν θα δείτε αυτό το διαφανές αποξυγονωμένο αίμα γιατί όταν έρθει σε επαφή με το οξυγόνο στο νερό ή στην ατμόσφαιρα, το αίμα γίνεται ξανά μπλε.

Η αιμοκυανίνη είναι ο μεταφορέας οξυγόνου στα κεφαλόποδα. Είναι μπλε όταν είναι οξυγονωμένο και άχρωμο σε αποοξυγονωμένη κατάσταση.

Η αιμοκυανίνη δεν είναι τόσο αποτελεσματική στη μεταφορά οξυγόνου όσο η αιμοσφαιρίνη. Ο χαλκός της αιμοκυανίνης συνδέεται με το οξυγόνο χωρίς συνεργασία, ενώ ο σίδηρος της αιμοσφαιρίνης συνδέεται με το οξυγόνο συνεργατικά.

Επιπλέον, όταν η αιμοσφαιρίνη είναι μερικώς οξυγονωμένη, λόγω αλλαγών στη διαμόρφωση της πρωτεΐνης, η συγγένειά της με το οξυγόνο αυξάνεται περαιτέρω.

Ωστόσο, η αιμοσφαιρίνη δεν είναι καλή σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπου κατοικούσαν περισσότερα πρώιμα κεφαλόποδα. Σε αυτά τα περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας και χαμηλής πίεσης οξυγόνου, η αιμοκυανίνη είχε το πάνω χέρι.

Η αιμοκυανίνη, σε αντίθεση με την αιμοσφαιρίνη, η οποία υπάρχει στα ερυθρά αιμοσφαίρια, είναι ένα σύμπλεγμα πρωτεΐνης που επιπλέει ελεύθερα στο αίμα των κεφαλόποδων, το οποίο κάνει το αίμα τους πιο παχύρρευστο. Το να μην βρίσκεται μέσα σε ένα κύτταρο μπορεί να βοηθήσει στις δυνατότητες μεταφοράς οξυγόνου σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Για να αντισταθμιστεί η κατά τα άλλα μειωμένη απόδοση μεταφοράς οξυγόνου και το αυξημένο ιξώδες, τα κεφαλόποδα χρειάζονταν να κυκλοφορούν το αίμα τους σε υψηλότερες πιέσεις. Η λύση ήταν η ανάπτυξη τριών καρδιών. Με τα χρόνια, τα χταπόδια και τα καλαμάρια ανέβηκαν σε θερμότερες ακτές, κάνοντας τις τρεις καρδιές τους να αντλούν αίμα με υψηλότερη πίεση πολύ σημαντικές.

Όλα αυτά που λέγονται, δεν χρειάζονται όλα τα πλάσματα που έχουν μπλε αίμα τρεις καρδιές. Το κεφαλόποδα ναυτίλος, το μαγευτικό θαλάσσιο ζώο με σπειροειδή κέλυφος, έχει μόνο μια καρδιά που αντλεί αίμα, σε αντίθεση με τους τρίκαρδους συγγενείς του. Μάλλον δεν χρειάζεται τις δύο επιπλέον καρδιές λόγω του σχετικά μικρότερου μεγέθους τους και του πολύ καθιστικού τρόπου ζωής του πλάσματος.

Αρθρόποδα όπως το διάσημο πέταλο καβούρι και μερικοί σκορπιοί έχουν επίσης μπλε αίμα αιμοκυανίνης. Η αιμοκυανίνη του αρθρόποδου διαφέρει από την αιμοκυανίνη των μαλακίων ως προς τη δομή και τις υπομονάδες πρωτεΐνης. Τα αρθρόποδα μπορεί να μην εξέλιξαν τρεις καρδιές γιατί με το ανοιχτό κυκλοφορικό τους σύστημα δεν χρειάζονταν τρεις καρδιές.

Η Evolution έκανε ένα περίεργο κόλπο με αυτό.

Συμπέρασμα

Ακόμη και με αυτές τις τρεις καρδιές, τα χταπόδια και τα καλαμάρια δεν μπορούν να περιφέρονται ξένοιαστα. Στην πραγματικότητα, τα χταπόδια προτιμούν έναν πιο χαλαρό τρόπο ζωής, επειδή η συστηματική τους καρδιά δεν μπορεί να κάνει μια έντονη προπόνηση καρδιο.

Όταν ένα χταπόδι πρέπει να κολυμπήσει γρήγορα για να πιάσει θήραμα, η συστηματική του καρδιά θα κουραστεί και θα σταματήσει μετά από λίγο, αναγκάζοντας το χταπόδι να σταματήσει και να αναρρώσει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πιθανότατα δεν θα δείτε ένα χταπόδι να ζουμάρει ενεργά στον ωκεανό. Για να διατηρήσουν την ενέργεια και να μην κουράσουν την καρδιά τους, προτιμούν να τρέχουν και να σέρνονται στον πυθμένα του ωκεανού, πάντα κινούμενοι, πάντα παρακολουθώντας.

Ο αείμνηστος Dr Martin Wells, ερευνητής κεφαλόποδων, ενθουσιώδης και αγαπημένος δάσκαλος, είπε κάποτε ότι το χταπόδι είναι εξωγήινος. Λοιπόν, με τρεις καρδιές, γαλάζιο αίμα και αυτά τα περίεργα μάτια που δείχνουν ευαισθητοποιημένα, μπορεί να είναι και αυτά!

Εξωγήινοι ή όχι, τους αγαπάμε σε όλο τους το τρελό μεγαλείο!