Miten keisaripingviinit selviytyvät veden alla kauan sen jälkeen, kun niiden hapen pitäisi olla lopussa?

Keisaripingviinit ovat lintumaailman kiistattomia mestareita sukeltamisessa. Ne voivat kulkea yli 500 metriä pinnan alapuolella ja pysyä veden alla yli 20 minuuttia, vaikka niiden hapen pitäisi kaiken järjen mukaan loppua vain murto-osassa siitä. Miten ne sitten onnistuvat tässä uskomattoman hienossa tempauksessa?

Kun ne hyppäävät veteen ja pidättelevät hengitystään, laktaattia alkaa kertyä niiden lihaksiin, kunnes ne saavuttavat niin sanotun aerobisen sukelluksen raja-arvon, jolloin niiden elimistö siirtyy käyttämään anaerobista aineenvaihduntaa – eli systeemiä, joka toimii ilman happea. Ne hidastavat sydämen sykettä ja sulkevat kokonaan kaikki muut kuin välttämättömät elimet. Se on melkein kuin ne siirtyisivät lepotilaan, paitsi että ne ovat edelleen elossa.

Kysymys kuuluu, miten pingviinit saavat aikaan tämän muutoksen? Sen selvittämiseksi tutkijat istuttivat useiden keisaripingviinien lihaksiin happimonitoreita, jotka seurasivat, kuinka syvälle ne menivät ja mitä tapahtui lintujen elimistön hapelle.

Tutkijat tiesivät jo ennestään, että pingviineillä on kolme happivarastoa, joista ne voivat ammentaa happea sukeltaessaan ja jotka sijaitsevat veressä, keuhkoissa ja lihasten myoglobiinissa. Kun linnut nousivat pintaan, tutkijat havaitsivat kaksi erilaista mallia siinä, miten happipitoisuudet liittyivät sukelluksiin: Joskus happipitoisuudet ehtyivät lihaksista tasaiseen tahtiin, kunnes ne joutuivat anaerobiseen tilaan. Tämä viittaa siihen, että kun happi loppuu lihaksista, anaerobinen tila käynnistyy. Mutta he näkivät myös happipitoisuuksien laskevan, sitten pysähtyvän tasolle, ennen kuin ne lopulta putosivat niin alas, että anaerobinen tila käynnistyi. Tämä sai heidät ajattelemaan, että pingviinit tekivät eläimellisen version virran uudelleenohjauksesta kilvistä poimuytimeen.

Juuri Journal of Experimental Biology -lehdessä julkaistu tutkijoiden artikkeli paljastaa, että pingviinit pystyvät eristämään lihaksensa muusta verenkiertojärjestelmästään. Ne pystyvät poistamaan hapen lihaksistaan erillään keuhkoistaan ja verestään – mikä mahdollistaa sen, että ne pääsevät anaerobiseen tilaan ja säilyttävät samalla jonkin verran varantoja kehonsa muissa osissa. Tai ne voivat estää anaerobisen tilan käynnistymisen, koska ne pystyvät ohjaamaan hapen kahdesta muusta järjestelmästä lihaksiin, jolloin kaikki pysyy mukavasti hapekkaana.

Käyttämällä näitä kahta menetelmää pingviinit varmistavat, että ne siirtyvät anaerobiseen tilaan vain silloin, kun sitä eniten tarvitaan.