To zwierzę ma trzy serca. Po co mu aż tyle?

W głębinach mórz żyje stworzenie, któremu jedno serce nie wystarcza.

Natura wyposażyła je aż w trzy, i to z bardzo konkretnych powodów.

Poulpy, czyli ośmiornice, od lat intrygują biologów. Są inteligentne, zwinne, mistrzowsko się kamuflują, a ich organizm działa zupełnie inaczej niż ciało ssaków. Najbardziej zaskakuje właśnie układ krążenia: zamiast jednego centralnego „silnika” krwi, pracują w nim trzy odrębne serca, wyspecjalizowane do różnych zadań.

Trzy serca ośmiornicy – jak to w ogóle działa?

Ośmiornica należy do głowonogów, grupy mięczaków morskich o bardzo złożonej budowie. W przeciwieństwie do człowieka, który ma jedno serce tłoczące krew do całego ciała, u ośmiornicy występuje układ rozdzielony na trzy narządy.

Jedno serce obsługuje całe ciało, a dwa pozostałe skupiają się wyłącznie na tym, by jak najsprawniej natlenić krew w skrzelach.

Serce główne: „silnik” całego organizmu

Centralne, tak zwane serce systemowe, odpowiada za wysyłanie natlenionej krwi do wszystkich tkanek. Gdy krew przejdzie już przez skrzela i wzbogaci się w tlen, to właśnie ten narząd pompuje ją do mięśni, skóry, mózgu i pozostałych części ciała ośmiornicy. Dopiero po oddaniu tlenu komórkom krew wraca z powrotem, ale nie bezpośrednio do tego samego serca.

Dwa serca przy skrzelach: osobny napęd dla wymiany gazowej

Po „zużyciu” tlenu krew najpierw trafia do dwóch mniejszych serc umieszczonych w pobliżu skrzeli. Ich zadanie jest bardzo konkretne: przepchnąć odtlenioną krew przez skrzela, gdzie dojdzie do wymiany gazowej. Następnie świeżo natleniona krew wraca do serca głównego i cykl zaczyna się od nowa.

• serce główne – wysyła krew z tlenem do całego organizmu,
• dwa serca skrzelowe – pompują krew do skrzeli i z powrotem.

Taki układ pozwala ośmiornicy bardzo precyzyjnie sterować przepływem krwi. W rejonach ciała, które akurat pracują intensywnie, może dojść do zwiększenia dopływu tlenu, bez przeciążania całego organizmu.

Dlaczego ośmiornicy przydaje się aż tyle serc?

Odpowiedź kryje się w warunkach, w jakich żyją głowonogi i w chemicznym składzie ich krwi. To nie jest przypadkowa ciekawostka, tylko efekt wielu milionów lat dostosowywania się do trudnego środowiska.

Krew o innym składzie niż u człowieka

U ludzi tlen przenosi hemoglobina zawarta w czerwonych krwinkach. U ośmiornicy głównym nośnikiem tlenu jest inna cząsteczka – hemocyjanina. Zawiera miedź, przez co krew ośmiornicy ma niebieskawy odcień.

Hemocyjanina działa skuteczniej w zimnej i często słabo natlenionej wodzie, ale jest mniej wydajna niż ludzka hemoglobina. Żeby nadrobić tę „słabszą chemię”, organizm ośmiornicy musi zwiększyć przepływ krwi. Dodatkowe serca pomagają w tym, aby każda komórka dostała wystarczająco dużo tlenu.

Trzy serca to sposób na zrekompensowanie mniej wydajnego nośnika tlenu i utrzymanie wysokiej sprawności w chłodnych, głębokich wodach.

Życie w zimnej, gęstej wodzie

Woda, zwłaszcza ta o niższej temperaturze, jest gęstsza od ciepłej. To wpływa na lepkość krwi. Im większa lepkość, tym trudniej ją przepchnąć przez naczynia. Dodatkowe serca sprawiają, że mimo takich warunków krew nadal płynie z odpowiednią prędkością.

• niższa temperatura – wolniejsza praca cząsteczek i gęstsza krew,
• mniej tlenu w wodzie – wymagana bardziej wydajna wymiana gazowa w skrzelach,
• większe opory przepływu – konieczność silniejszej „pompy”.

Dzięki temu ośmiornica może spokojnie funkcjonować zarówno w chłodniejszych partiach oceanów, jak i w rejonach, gdzie ilość dostępnego tlenu zmienia się wraz z głębokością czy prądami morskimi.

Energetyczny sprint: kiedy trzy serca pracują na najwyższych obrotach

Ośmiornice to nie są powolne istoty przyklejone do dna. Potrafią błyskawicznie przyspieszyć, strzelać w przeciwnika atramentem, wcisnąć się w wąską szczelinę skały albo doskoczyć do zdobyczy. Wszystko to kosztuje mnóstwo energii.

Polowanie i ucieczka wymagają stałego dopływu tlenu

Podczas polowania mięśnie ramion i płaszcza zużywają ogromne ilości tlenu. Serce główne musi wtedy tłoczyć więcej krwi, a serca skrzelowe zarządzają szybkim jej natlenianiem. Gdyby ośmiornica miała tylko jeden narząd pompujący krew, szybko doprowadziłaby go do przeciążenia.

Ciekawy jest też fakt, że gdy ośmiornica zaczyna intensywnie pływać przy użyciu płaszcza, praca serca głównego czasami spowalnia. To jeden z powodów, dla których te zwierzęta wolą „chodzić” po dnie na ramionach niż długotrwale pływać w toni. Mimo to dzięki trzem sercom wciąż mogą wygenerować bardzo krótki, ale mocny sprint, gdy zbliża się drapieżnik.

Trzy serca jako przewaga ewolucyjna

Taki układ krwionośny nie powstał z dnia na dzień. Z punktu widzenia doboru naturalnego trzy serca przyniosły ośmiornicy szereg korzyści i pomogły jej zająć specyficzne nisze w ekosystemie.

Przystosowanie do skrajnie różnych środowisk

Ośmiornice spotykamy od stref przybrzeżnych po głębsze partie oceanów. Zmienia się tam temperatura, zasolenie, ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie i ciśnienie. Zwierzę z jednym, prostym sercem musiałoby mocno ograniczyć swoje aktywności lub zasięg występowania.

Szybka reakcja na zagrożenia

Morski ekosystem pełen jest drapieżników – od ryb po ssaki. Ośmiornice nie mają pancerza ani twardego szkieletu, więc ich najlepszą obroną jest ucieczka, skrycie się lub błyskawiczna zmiana koloru. Wszystko to wymaga sprawnych mięśni i dobrze zaopatrzonego w tlen układu nerwowego.

Trzy serca sprawiają, że ośmiornica może w sekundę przejść z trybu „ukrywam się na dnie” do pełnej mobilizacji całego ciała.

Nie tylko serca są tu niezwykłe

Choć temat trzech serc sam w sobie brzmi spektakularnie, warto wspomnieć, że to tylko część szerszej układanki. Głowonogi wyróżniają się też skomplikowanym układem nerwowym – spora część neuronów rozmieszczona jest w ramionach, co pozwala im działać częściowo „autonomicznie”. W połączeniu z nietypowym układem krwionośnym powstaje organizm nastawiony na spryt, szybkie reakcje i elastyczność ruchów.

Dla biologów ośmiornice stanowią modelowe zwierzę do badania, jak bardzo różne mogą być rozwiązania, które u różnych grup organizmów realizują podobne zadania: transport tlenu, zasilanie mięśni, reagowanie na stres czy wysiłek. Człowiek rozwiązał to jednym sercem i hemoglobiną, głowonogi – kilkoma sercami i hemocyjaniną.

Co nam to mówi o samej naturze życia

Wiedza o trzech sercach ośmiornicy to nie tylko ciekawostka na imprezę. Takie przykłady pomagają zrozumieć, że organizmy mogą iść zupełnie innymi drogami, by poradzić sobie z tymi samymi wyzwaniami środowiskowymi. Dla medycyny i biologii inspirujące mogą być chociażby mechanizmy radzenia sobie z niską temperaturą czy słabym natlenieniem.

Gdy następnym razem zobaczysz zdjęcie ośmiornicy przyklejonej do szyby w oceanarium, warto pamiętać, że za tym spokojnym widokiem kryje się bardzo złożona „maszyneria”. Trzy serca pracują bez przerwy, nie po to, by bić rekordy w oryginalności, ale by utrzymać przy życiu jedno z najbardziej niezwykłych stworzeń morskich, jakie znamy.