Як биється найбільше серце у світі?
Сині кити є найбільшими і найважчими тваринами на землі - і їхні серця відповідно великі. Як биється цей гігантський орган? Дослідники підслухали серцебиття синього кита і виявили, що під час занурення серце велетня б’ється набагато повільніше, ніж очікувалося - лише від двох до восьми разів на хвилину. Однак після спливання пульс кита надзвичайно підвищується до 35 ударів на хвилину. На думку дослідників, велике серце блакитного кита могло рухатися максимально, що можливо з біологічної точки зору.
Серцебиття має важливе значення для нас та всіх вищих тварин для того, щоб транспортувати кров і, отже, кисень по організму. Як швидко б'ється серце у ссавців, залежить від інтенсивності обміну речовин і побічно від розміру тіла. У маленьких ссавців, таких як миші, частота серцевих скорочень становить 600 ударів на хвилину, у піпістрел може досягати навіть більше 900 ударів. З іншого боку, такі великі тварини, як слон, живуть набагато повільніше: їх серце б’ється в середньому від 25 до 30 разів на хвилину. Але як щодо найбільшої тварини у світі? Згідно з підрахунками, блакитний кит довжиною близько 23 метрів і вагою 70 тонн має серце вагою близько 319 кілограмів - і з кожним ударом він перекачує близько 80 літрів крові через тіло. Але довгий час було незрозуміло, наскільки швидко б’ється серце такого велетня.
Машина EKG для синього кита
Виміряти це вдалося лише Джеремі Голдбогену зі Стенфордського університету та його колегам. Для свого дослідження вони поєднали мобільний пристрій EKG з чотирма потужними присосками, які мали утримувати пакет датчиків на шкірі кита. Дослідники нарізали електроди в дві присоски, які мали вловлювати серцебиття кита і передавати їх на машину EKG. «Я справді не був впевнений, що це спрацює, тому що так багато речей мало працювати: нам довелося знайти синього кита, прикріпити датчик точно в потрібному місці і добре контактувати зі шкірою кита, а потім, звичайно, переконатися, що датчик працює і записує дані », - говорить Гольдбоген. Що ще гірше, електроди EKG повинні бути прикріплені до лівої сторони грудної клітини, безпосередньо в межах грудного плавника. До цієї області не тільки важко дістатися, але є також дуже зморщена шкіра, яка робить липкість проблематичною.
Але це вдалося: дослідники розмістили свій датчик EKG на грудях 15-річного самця синього кита, який довгий час знаходився в затоці Монтерей у Каліфорнії. "Це дало нам 8,5-годинний запис ЕКГ, за допомогою якого ми змогли створити профіль пульсу кита", - повідомляють Гольдбоген та його колеги. Оскільки за цей час кит здійснив кілька занурень для пошуку їжі, дослідники також вперше змогли спостерігати, як змінювалося серцебиття кита. Під час таких «вилазок» блакитний кит спочатку занурюється вглиб, а потім, широко розкривши рот, стріляє знизу через колекції своєї здобичі - крабів або дуже дрібних риб. Поки вода стікає, маленькі здобичі потрапляють у вуса. "Підраховано, що під час таких дій годування швидкість метаболізму збільшується до 50 разів від базової величини", - пояснюють Гольдбоген та його колеги. Тому вони очікували, що серцебиття прискориться відповідно.
З однієї крайності в іншу
Однак це було не так, як показали записи EKG. Згідно з цим частота серцевих скорочень синього кита спочатку різко падає, коли він занурюється в глибину: його велике серце тоді б’ється лише чотири-вісім разів, у крайньому випадку навіть лише два рази на хвилину. Дивно, але це лише трохи прискорюється навіть під час напруженого відскоку: серцебиття синього кита навряд чи швидше, ніж нормальний пульс у спокої близько 15 ударів на хвилину. Це на 30-50 відсотків повільніше, ніж очікувалося - і занадто мало, щоб уникнути дефіциту кисню в крові та м'язах, стверджують дослідники. На їх думку, це могло б пояснити, чому занурення з їжею китів зазвичай дуже короткі - тіла гігантських морських ссавців не можуть довго терпіти таку заборгованість киснем. Однак дуга аорти синього кита могла б принаймні забезпечити деяку компенсацію за повільне серцебиття. Тому що, як пояснюють Гольдбоген та його колеги, лук кита може стискатися і тим самим виштовхувати в організм додаткову кров між ударами серця.
Як тільки блакитний кит завершив своє занурення і виплив назад на поверхню, щоб дихати, його серце падає в іншу крайність: воно починає битися дуже швидко. Відповідно до значень EKG, пульс блакитного кита тоді зростає до 30-37 ударів на хвилину. Це означає, що пульс кита наближається до максимального, як пояснюють дослідники. Вони підозрюють, що це необхідно для того, щоб якомога швидше знову прокачати багату киснем кров по тілу і таким чином погасити кисневий борг під час занурень. На думку Гольдбогена та його команди, велике серце блакитного кита, таким чином, близько до меж того, що можливо біологічно. Це також могло б пояснити, чому блакитні кити не можуть стати більшими - їх серця просто не могли впоратися з більшими.
(Відео: Стенфордський університет)
Джерело: Джеремі Голдбоген (Стенфордський університет) та ін., Праці Національної академії наук, doi: 10.1073/pnas.1914273116