To zwierzę ma aż trzy serca. Naukowcy tłumaczą, jak to działa

Zamiast jednego serca ma aż trzy.

Na pierwszy rzut oka wygląda niepozornie, czasem wręcz sympatycznie. A jednak ośmiornica, bo o niej mowa, skrywa w ciele rozwiązania, których nie powstydziłby się inżynier z laboratoriów kosmicznych. Jej potrójny układ sercowy to odpowiedź natury na trudne, zimne i mało przyjazne dla życia środowisko oceanu.

Trzy serca ośmiornicy: które za co odpowiada?

Ośmiornice należą do głowonogów, grupy morskich mięczaków, która od lat zadziwia biologów. Ich ciało nie ma kości, ale za to mają skomplikowany układ nerwowy, rozwinięty mózg i wyjątkowo wydajny system krążenia oparty na trzech sercach.

Trzy serca ośmiornicy dzielą się na jedno serce główne i dwa serca skrzelowe, współpracujące jak dobrze zgrany zespół pomp.

W uproszczeniu ten układ wygląda tak:

• Serce główne (systemowe) – tłoczy krew bogatą w tlen do wszystkich tkanek ciała: mięśni ramion, mózgu, narządów wewnętrznych.
• Dwa serca skrzelowe – siedzą tuż przy skrzelach i pompują krew pozbawioną tlenu do skrzeli, gdzie następuje jej „zatankowanie” tlenem.

Po przejściu przez skrzela, natlenowana krew trafia z powrotem do serca głównego. Dzięki temu obie części układu współpracują w obiegu zamkniętym: serca skrzelowe zajmują się pobieraniem tlenu, a serce główne – dostarczaniem go do reszty organizmu.

Dlaczego jeden mięsień nie wystarczył?

U ssaków, w tym u człowieka, jedno serce ogarnia pracę całego układu krążenia. U ośmiornicy byłoby to zwyczajnie za mało. Jej krew jest gęstsza, pracuje w zimnej wodzie, a ilość dostępnego tlenu bywa ograniczona. Potrzebny jest więc mocniejszy „napęd” i dodatkowe „stacje przeładunkowe” przy skrzelach.

Co ciekawe, kiedy ośmiornica intensywnie pływa, serce główne na chwilę zwalnia. Dlatego ten gatunek woli raczej pełzać po dnie i wykonywać krótkie, gwałtowne zrywy niż pływać długo jak ryba.

Krew nie czerwona, a niebieskawa

Różnice nie kończą się na liczbie serc. W żyłach ośmiornicy nie płynie krew oparta na hemoglobinie, jak u ludzi. Jej rolę pełni inna cząsteczka – hemocyjanina.

Hemocyjanina sprawdza się lepiej w niskich temperaturach i przy niewielkiej ilości tlenu rozpuszczonego w wodzie. Ma jednak jedną wadę: przenosi mniej tlenu niż hemoglobina. I właśnie tu do gry wchodzą trzy serca, które nadrabiają tę „słabość” wydajniejszym pompowaniem krwi.

Jak ocean wymusił takie rozwiązanie

Ośmiornice żyją w zróżnicowanych warunkach – od płytkich wód przybrzeżnych po głębokie strefy, gdzie jest ciemno, zimno i panuje duże ciśnienie. Takie otoczenie stawia ich organizmom konkretne wymagania.

• Chłodna woda zagęszcza krew, co utrudnia jej przepływ.
• Niskie stężenie tlenu w wodzie oznacza, że każdy litr krwi musi „wycisnąć” z niej maksimum tlenu.
• Silne mięśnie ramion potrzebują stałego dopływu tlenu podczas polowania lub ucieczki.

Trzy serca pomagają pokonać wszystkie te bariery. Dwa serca skrzelowe specjalizują się w przepychaniu gęstej krwi przez naczynia skrzelowe, a serce główne skupia się na dystrybucji tlenu po całym ciele. Taki podział pracy zmniejsza obciążenie pojedynczego narządu i zwiększa niezawodność układu.

Przewaga w pościgu i ucieczce

Ośmiornica to aktywny drapieżnik. Atakuje z zaskoczenia, nagle wyskakuje z kryjówki, obezwładnia ofiarę ramionami i dziobem. Gdy coś ją przestraszy, potrafi w ułamku sekundy wypuścić chmurę atramentu i wystrzelić do tyłu dzięki odrzutowi wody z syfonu.

Bez szybkiego dotleniania mięśni takie zrywy byłyby niemożliwe. Trzy serca działają jak turboładowanie dla całego organizmu.

Przy nagłym wysiłku ośmiornica potrzebuje nagłego zwiększenia dostaw tlenu. Trzy pompy krwi są w stanie gwałtownie podnieść przepływ i utrzymać wysoką sprawność mięśni, nawet kiedy wokół czai się kilku drapieżników naraz.

Ewolucyjna układanka: dlaczego właśnie tak?

Biolodzy uważają, że nietypowy układ krążenia głowonogów narodził się jako odpowiedź na ściśle określone nisze ekologiczne. Zamiast zmieniać barwnik oddechowy na „wydajniejszy”, organizm poszedł inną drogą – wzmocnił pompowanie krwi i rozdzielił funkcje na kilka serc.

• Lepsze wykorzystanie tlenu w zimnej wodzie dało ośmiornicom przewagę nad innymi mięczakami.
• Szybka reakcja na zagrożenie zwiększyła szanse przeżycia w pełnym drapieżników ekosystemie.
• Możliwość zasiedlania różnych głębokości otworzyła dostęp do nowych źródeł pożywienia.

Trzy serca to więc nie ciekawostka dla podręczników, lecz realne „narzędzie”, które pozwoliło tym zwierzętom zająć miejsce jednych z najsprawniejszych łowców w morzach.

Ośmiornica bliżej robota niż ryby?

Układ krążenia ośmiornicy przypomina przemyślany projekt inżynieryjny. Mamy tu wyraźny podział ról, wyspecjalizowane pompy i rozbudowaną sieć naczyń. Do tego dochodzi zaawansowany układ nerwowy i ogromna liczba neuronów w ramionach, które potrafią „podejmować decyzje” lokalnie.

Inżynierowie, projektując miękkie roboty podwodne, często inspirują się właśnie głowonogami. Elastyczne ciało, silne „ramiona” i efektywne zasilanie tkanek tlenem to cechy, które świetnie sprawdzają się także w technologiach do pracy w trudno dostępnych miejscach, np. przy badaniu wraków czy konstrukcji podmorskich.

Co to mówi o granicach życia?

Historia trzech serc ośmiornicy pokazuje, że życie nie trzyma się jednego „szablonu”. Możliwe są układy krążenia oparte na różnych cząsteczkach, z inną liczbą serc czy sposobem przepływu krwi. To cenna wskazówka dla naukowców szukających oznak życia poza Ziemią, ale też dla lekarzy i biologów, którzy patrzą na własne ciało z nowej perspektywy.

Dla zwykłego obserwatora wiedza o trzech sercach ośmiornicy zmienia sposób patrzenia na te zwierzęta. Nagle przestają być tylko „dziwnym morskim stworzeniem”, a stają się dowodem na to, jak kreatywna potrafi być natura, gdy trzeba rozwiązać konkretny fizjologiczny problem: jak sprawić, żeby organizm dawał radę tam, gdzie tlen, ciepło i komfort są towarem deficytowym.