Zwierzę z trzema sercami: jak działa niezwykłe ciało ośmiornicy?

Na pierwszy rzut oka wygląda niepozornie: miękkie ciało, osiem ramion, brak kości. A jednak ośmiornica kryje w sobie rozwiązania rodem z zaawansowanej inżynierii biologicznej. Jej układ krążenia to małe laboratorium ewolucji, w którym główną rolę odgrywają trzy współpracujące ze sobą serca.

Dlaczego ośmiornica potrzebuje aż trzech serc

Ośmiornice należą do głowonogów – grupy morskich mięczaków, do której zalicza się też mątwy i kałamarnice. Ich ciała pozbawione szkieletu są wyjątkowo elastyczne, ale wymagają sprawnego zaopatrzenia w tlen. Jedno serce, takie jak u ssaków, nie poradziłoby sobie w warunkach, w jakich żyją te zwierzęta.

Trzy serca ośmiornicy tworzą wyspecjalizowany zespół:

• Serce główne (systemowe) – pompuje utlenowaną krew do całego ciała.
• Dwa serca skrzelowe – obsługują każde po jednej stronie ciała, kierując krew do skrzeli.

Układ trzech serc działa jak wydajna stacja pomp: dwa serca obsługują wymianę gazową w skrzelach, a jedno rozprowadza świeżo natlenioną krew po całym ciele.

Taki podział pracy pozwala oddzielić drogę krwi bogatej w tlen od tej, która dopiero czeka na natlenienie. Dzięki temu organizm nie traci energii na mieszanie obu „obiegów”, a każde uderzenie serca ma sensowny efekt.

Przeczytaj również: Gąsienice procesyjne zagrażają psom dłużej. Wiosenne spacery już nie są bezpieczne

Jak dokładnie pracują trzy serca ośmiornicy

Serce systemowe – główny motor organizmu

Serce systemowe przypomina w funkcji nasze ludzkie serce. Gdy krew wraca już ze skrzeli, bogata w tlen, to właśnie ono tłoczy ją do narządów i mięśni. Musi radzić sobie z dużą objętością płynu, bo ośmiornica ma rozbudowaną, silną muskulaturę, szczególnie w ramionach.

Co ciekawe, gdy zwierzę intensywnie pływa, serce systemowe częściowo spowalnia pracę. Z tego powodu ośmiornice chętniej poruszają się po dnie, „chodząc” na ramionach – to dla nich energetycznie tańsze niż długotrwałe pływanie.

Przeczytaj również: Który pies jest najinteligentniejszy? Naukowcy wskazali zaskakującego lidera

Serca skrzelowe – osobne pompy przy każdym wymienniku tlenu

Dwa serca skrzelowe znajdują się tuż przy skrzelach. Ich zadanie jest bardziej „technicze”: przejąć krew z narządów, przepchnąć ją przez skrzela i oddać dalej do serca systemowego.

• kierują krew ubogą w tlen bezpośrednio do skrzeli,
• pracują w rytmie skoordynowanym z ruchami skrzeli i przepływem wody,
• odciążają serce systemowe, które nie musi pokonywać dodatkowego oporu w skrzelach.

Taki układ przypomina linię produkcyjną: jedne „stanowiska” odpowiadają za natlenianie, drugie za dystrybucję. Dzięki temu ośmiornica jest w stanie szybko reagować na zmiany aktywności – od bezruchu po błyskawiczną ucieczkę.

Przeczytaj również: Dlaczego pies patrzy na ciebie, gdy robi kupę? Wyjaśniają behawioryści

Krew ośmiornicy jest niebieska – i to ma znaczenie

Trzy serca nie są jedyną ciekawostką. Krew ośmiornicy ma niebieskawy odcień, bo zamiast hemoglobiny zawiera inną cząsteczkę transportującą tlen – hemocyjaninę. Zamiast żelaza, które barwi naszą krew na czerwono, w jej centrum znajduje się miedź.

Hemocyjanina działa gorzej niż hemoglobina w cieplejszych warunkach, ale za to lepiej radzi sobie w zimnej, głębokiej wodzie. Organizm ośmiornicy musiał więc „dokręcić” wydajność układu krążenia innymi sposobami. Stąd trzy serca, które kompensują mniejszą efektywność barwnika oddechowego.

Niebieska krew ośmiornicy jest jednym z powodów, dla których trzy serca są jej realnie potrzebne, a nie tylko efektowną ciekawostką z książki o przyrodzie.

Trzy serca a styl życia ośmiornicy

Ciągły ruch i duży apetyt na tlen

Ośmiornice są niezwykle ruchliwe: zakradają się do kryjówek, nagle wyskakują na ofiarę, potrafią błyskawicznie zmienić kierunek ucieczki. Każdy taki manewr to ogromny wysiłek dla mięśni, które natychmiast domagają się większej porcji tlenu.

Układ trzech serc pozwala:

• szybko zwiększyć przepływ krwi przez skrzela,
• w krótkim czasie zasilić mięśnie ramion,
• utrzymać wydolność nawet przy dużej zmienności temperatury wody.

Bez takiego „turbo doładowania” ośmiornica nie byłaby w stanie tak skutecznie polować ani uciekać przed drapieżnikami, jak ryby drapieżne, foki czy większe głowonogi.

Życie w trudnych warunkach

Wiele gatunków ośmiornic żyje w strefach, gdzie zawartość tlenu bywa niska, a temperatura wody spada. Normalny układ krążenia szybko by się tam „zatkał” – krew w zimnie staje się gęstsza i płynie wolniej. Trzy serca pomagają utrzymać odpowiedni przepływ, nawet gdy warunki zewnętrzne mocno się zmieniają.

Im trudniejsze środowisko, tym większy sens ma rozbudowany układ krążenia: trzy serca i niebieska krew to dla ośmiornicy przepustka do nisz, w których inni przegrywają wyścig o tlen.

Ewolucyjna układanka: skąd wzięły się trzy serca

Biolodzy patrzą na ośmiornicę jak na przykład ekstremalnej specjalizacji. W toku milionów lat drobne zmiany w budowie naczyń i narządów krążenia stopniowo poprawiały przeżywalność tych zwierząt. Te osobniki, które lepiej pompowały krew do skrzeli i mięśni, miały większą szansę przetrwać i przekazać geny dalej.

W efekcie u części głowonogów, w tym u ośmiornic, utrwalił się model z trzema sercami. Dwa z nich przejęły obsługę skrzeli, jedno skupiło się na reszcie ciała. Z pozoru to skomplikowane rozwiązanie, lecz w środowisku o zmiennej temperaturze i niskiej zawartości tlenu daje wyraźną przewagę.

Co nam to mówi o granicach wytrzymałości organizmów

Historia ośmiornicy z trzema sercami pokazuje, że organizmy radzą sobie z ograniczeniami chemii i fizyki w kreatywny sposób. Skoro barwnik oddechowy jest mniej wydajny, można zwiększyć liczbę pomp. Skoro woda chłodna spowalnia przepływ, można dodać kolejne serce, które „dopieści” skrzela.

Dla badaczy to bezcenna wskazówka. Analizując, jak głowonogi rozwiązują swoje problemy z krążeniem, lekarze i inżynierowie biomedyczni zyskują inspiracje do projektowania sztucznych pomp, nowych leków wpływających na naczynia krwionośne czy lepszego rozumienia niewydolności serca u ludzi.

W codziennym odbiorze ośmiornica bywa jedynie ciekawym bohaterem filmów przyrodniczych. Gdy jednak spojrzymy na nią jak na inżynieryjny projekt natury, trzy serca przestają być osobliwością, a stają się logicznym rozwiązaniem skrojony pod bardzo konkretne warunki: zimną wodę, niską zawartość tlenu i życie w ciągłym ruchu.