Hur överlever kejsarpingviner under vattnet långt efter att syret borde vara uttömt?

Kejsarpingviner är de obestridda mästarna i dykning i fågelvärlden. De kan färdas mer än 500 meter under ytan och hålla sig under vatten i mer än 20 minuter, trots att deras syre enligt uppgift borde ta slut på bara en bråkdel av den tiden. Så hur lyckas de med detta otroligt häftiga trick?

När de hoppar i vattnet och håller andan börjar laktat byggas upp i musklerna tills de når det som kallas för den ”aeroba dykgränsen”, och då går de över till anaerob metabolism – ett system som fungerar utan syre. De saktar ner sin hjärtslag och stänger helt av alla icke-essentiella organ. Det är nästan som om de går in i suspenderad animation, förutom att de fortfarande är besjälade.

Frågan är hur pingvinerna utlöser denna omvandling. För att ta reda på det implanterade forskarna syrgasmätare i musklerna hos ett antal kejsarpingviner och följde hur djupt de gick och vad som hände med syret i fåglarnas kroppar.

De visste redan att pingvinerna hade tre syreförråd att hämta från när de dyker, som finns i blodet, lungorna och myoglobinet i deras muskler. När fåglarna kom upp till ytan fann forskarna två olika mönster i hur syrenivåerna var kopplade till dykningarna: Ibland förbrukades nivåerna från musklerna i jämn takt tills de nådde det anaeroba tillståndet. Detta tyder på att när syret i musklerna tar slut börjar det anaeroba tillståndet. Men de såg också syrenivåerna sjunka, sedan plana, innan de slutligen sjönk tillräckligt mycket för att utlösa det anaeroba tillståndet. Detta fick dem att tro att pingvinerna gjorde den djuriska versionen av att omdirigera kraft från sköldarna till warpkärnan.

Den nyss publicerade artikeln i Journal of Experimental Biology visar att pingvinerna är kapabla att isolera sina muskler från resten av sitt cirkulationssystem. De kan tömma musklerna på syre separat från lungorna och blodet – vilket gör att de kan uppnå det anaeroba tillståndet samtidigt som de behåller vissa reserver i andra delar av kroppen. Eller så kan de förhindra att det anaeroba tillståndet inträder, eftersom de kan omdirigera syret från de andra två systemen till musklerna och på så sätt hålla allting fint och syresatt.

Med hjälp av dessa två metoder ser pingvinerna till att de går in i det anaeroba tillståndet endast när det behövs som mest.