Novákoviny

Vydržet hodinu pod vodou není problém - ovšem pouze v případě, že máte kvalitní potápěčský přístroj a další drahé zařízení. O speciálním výcviku ani nemluvě. Představa, že byste si udělali hodinový výlet do světa ticha jen tak, bez ničeho, vypadá jako čirá utopie. Vědci však jsou na stopě objevů, které možná k uskutečnění této vize směřují.

Netrénovaný člověk málokdy vydrží zadržet dech déle než minutu. Ještě poměrně nedávno se soudilo, že fyziologické hranice lidského organismu jsou někde okolo pěti minut, kdy mozková tkáň odříznutá od zásobování kyslíkem začíná odumírat. A maximální hloubka ponoření nemůže jít pod 30 metrů, protože tam již tlak vody prolomí hrudní koš.

Rekordy lidí a vorvaňů

Mimořádně vycvičení sportovci, kteří se věnují takzvanému freedivingu (potápění bez dýchacího přístroje) svými rekordy tyto zdánlivé hranice už dávno pokořili: maximální výdrž bez dechu překonala 9 minut a maximální hloubka neuvěřitelných 210 metrů. Jenže oněch devět minut bylo dosaženo na hladině bez jediného pohybu. Při hloubkových disciplínách, kdy se dosahuje největších výkonů pak potápěči pomáhá speciální zařízení při cestě dolů i nahoru. Opět se tedy nepohybuje, navíc celkový čas ponoru je mnohem kratší než oněch osm minut.

Představa, že by se freediver ponořil třeba do půl kilometru, půl hodiny nebo hodinu by tam hbitě rejdil, občas při tom uštval nějakou tu rybu a pak se jen tak bez známek vysílení vrátil na hladinu (a totéž si zopakoval několikrát za den), je poněkud legrační. Přesně to ale vodní savci dělají. Bezkonkurenčním rekordmanem je v tomto ohledu vorvaň, který umí zadržet dech až na půldruhé hodiny a potápět se přitom do tisícimetrových hloubek. Roku 1959 byl například nalezen mrtvý vorvaň zapletený do podmořského kabelu v hloubce přes 1200 metrů. Později se ukázalo, že vorvani pronásledují hlavonožce ještě o téměř dva kilometry hlouběji.

Ale zdaleka ne u všech mořských savců jde jejich potápěčské schopnosti přičíst na vrub obřím rozměrům. Mnozí z nich se od člověka svými rozměry příliš neliší - nemají tedy ani o moc větší plíce, ani objemnější krevní oběh. Alespoň ne o tolik, aby to ospravedlňovalo diametrální rozdíly v potápěčských schopnostech. Jejich tajemství tedy musí spočívat někde jinde.

Mozek má absolutní přednost

Některé fyziologické zvláštnosti umožňující kytovcům a ploutvonožcům dlouhé ponory byly známé už dřív. Kytovci kupodivu nemají nijak mimořádně vyvinuté plíce - v poměru k velikosti těla je mají dokonce menší než člověk. Na hladině však dokáží vyměnit mnohem větší procento plynu v nich. Zásadní odlišnosti jsou v uspořádání krevního oběhu. Zatímco člověk při potápění bez dýchacího přístroje čerpá přes 30 procent kyslíku z plic, okolo 40 procent z krve, 13 procent ze svalů a zbytek z ostatních tkání, u kytovců je poměr výrazně odlišný. Z plic u nich pochází pouhých 9 procent kyslíku, zatímco ze svalů 41 procent. U krve a ostatní tkáně je zastoupení přibližně stejné jako u člověka. Velká část krve je také soustředěná v jakémsi zásobním cévním systému zvaném reta mirabilis. Ke slovu přichází až po vyčerpání zásob kyslíku v ostatních částech krevního řečiště. Po celou dobu ponoru je přednostně zásobován mozek, zatímco ostatní orgány pracují na kyslíkový dluh.

Ani to však dlouhé doby ponorů nevysvětluje úplně. Výzkumy ukázaly, že navzdory všem přizpůsobením oběhového systému klesá zásobování mozku mořských savců kyslíkem už po několika minutách pod vodou. Proč se ani pak nemusí vynořit a jak to přežívají, však zůstávalo záhadou.

Rys mezi velrybami

Jednu z možností před časem odhalil výzkum týmu vedeného Larsem Folkowem na norské University of Tromso. Vědci zjistili, že Weddelův tuleň, jehož potápěčské výkony jsou - navzdory mnohem menším rozměrům - srovnatelné s vorvani, dokáže při ponoru snížit tělesnou teplotu. Především teplota mozkové tkáně klesá o tři stupně, aniž by to mělo negativní důsledky pro její funkci. Podchlazený mozek pak spotřebuje mnohem méně kyslíku. Podobný mechanismus se uplatňuje u lidí, kteří tonuli v chladné vodě: často přežívají i navzdory tomu, že pod hladinou strávili desítky minut. Tuleň ale samozřejmě není pod vodou v bezvědomí.

S ještě významnějším objevem přišla nyní skupina Terrie Williamsové z University of California v Santa Cruz. Její členové se zabývali měřením množství bílkovin zvaných globiny v organismech několika desítek suchozemských i mořských savců. Nejznámější z nich je hemoglobin, který v krvi zprostředkovává přenos kyslíku. Další z nich je myoglobin ve svalech. Jiné, zvané neuroglobiny a cytoglobiny se vyskytují především v mozku a byly objeveny teprve před osmi lety.

"Naše výsledky ukazují, že cytoglobiny hrají významnou roli v přenosu kyslíku uvnitř mozku," oznámila Terrie Williamsová. "Naproti tomu mozkové neuroglobiny ochraňují buňky před působením volných radikálů. Tyto látky zřejmě umožňují mozku dokonale pracovat i v podmínkách nedostatečného zásobování kyslíkem."

S velrybami k dlouhověkosti?

Aby vědci svou teorii ověřili, shromáždili vzorky mozkové tkáně od 16 druhů suchozemských i mořských savců. Aby předešli námitkám ochránců zvířat, získávali materiál pouze z jedinců, kteří zahynuli nešťastnou náhodou: na silnicích, při uvíznutí v rybářských sítích a podobně. Ukázalo se, že potápějící se tvorové se skutečně vyznačují výrazně odlišným zastoupením globinů v mozkové tkáni.

Některé výsledky však do tohoto schématu tak úplně nezapadly. Ukázalo se například, že delfíni, lvouni a další druhy, které se nepotápějí na příliš dlouhou dobu, mají v mozku víc neuroglobinu, než velryby trávící v kilometrové hlubině přes hodinu. Ještě překvapivější však bylo, že také suchozemský rys měl v nervové tkáni vysoký obsah těchto látek.

"Je možné, že to nějak souvisí s vysokou pohybovou aktivitou a způsobem dýchání během námahy," domnívá se doktorka Williamsová.

"Tajemství dlouhých ponorů jsme ještě nevysvětlili úplně, ale je to první krok na správné cestě," tvrdí členka výzkumného týmu Mary Zavanelliová. "Potřebujeme víc vzorků, aby výsledky byly reprezentativní."

Ochrana mozku před fatálními důsledky nedostatku kyslíku zdaleka nemusí mít význam jen pro potápěče. Mnohé totiž naznačuje, že může pomoci prodloužit lidský život. Ve výzkumné zprávě vědci uvádějí, že vysoký obsah globinů v mozkové tkáni možná také nějak souvisí s dlouhověkostí velryb.

"Velryba grónská se dožívá více než 200 let," vysvětluje Teriie Williamsová."Může to být proto, že  neuroglobiny chrání její mozek před důsledky nedostatku kyslíku, ale třeba také před mozkovou mrtvicí a dalšími degenerativními změnami ve vyšším věku. Tato zvířata nás tedy mohou naučit, jak chránit před důsledky stárnutí i náš mozek."

Výzkum může také pomoci i lidem po infarktu a dalších náhlých cévních příhodách, po některých nehodách, při otravách plyny a podobně. Mnoho z nich totiž umírá právě na následky nedostatečného okysličení mozku.

Nejlepší potápěči mezi savci

Poznámka: Jedná se o maximální zjištěné údaje, většina ponorů je však podstatně kratších a do menších hloubek

biologický druh - max. hloubka - max. výdrž

vorvaň - 3000 m - 90 min

velryba grónská - 150 m - 60 min

plejtvákovec šedý - 150 m - 30 min

kosatka dravá - 200 m - 15 min

delfín skákavý - 500 m - 10 min

rypouš sloní - 1500 m - 80 min

tuleň Weddelův - 1000 m - 90 min

tuleň obecný - 300 m - 30 min

lachtan kalifornský - 270 m - 10 min

medvěd lední - 10 m - 2 min

You have no rights to post comments