Proč má chobotnice tři srdce

Chobotnice má tři srdce a její krev může vypadat modře. Zní to jako první věta příběhu o mořské příšeře. Jenže není. Je to přesně fungující živé potrubí, které vzniklo kvůli náročnému úkolu: získávat kyslík z vody a dopravovat ho do těla, jež se umí plazit, měnit barvu, protáhnout prasklinami a občas vystřelit vpřed proudem vody. Začněme sledovat jednu drobnou kapku chobotničí krve. Právě se vrátila z těla. Pracující tkáně, včetně svalů pláště a chapadel, spotřebovaly její zásobu kyslíku. Kapka se cévami vrací směrem k žábrám. Na rozdíl od krve mnoha jiných měkkýšů zůstává krev chobotnice uvnitř sítě cév. Říká se tomu uzavřená oběhová soustava. Díky ní lze krevní tlak přesněji směrovat a regulovat, zároveň však musí soustava po celé trase neustále překonávat odpor. Než se tato na kyslík chudá kapka dostane k jedné ze žaber, narazí na jedno ze dvou žaberních srdcí. „Žaberní“ jednoduše znamená, že souvisí se žábrami. Každé z těchto srdcí obsluhuje jednu stranu těla a protlačuje krev příslušnými žábrami. Nejsou to dvě záložní pumpy, které zdvořile čekají, až selže hlavní srdce. Mají jiný úkol a pracují v jiné části oběhu. Proč umístit pumpy před žábry? Protože žábry jsou skvělá výměnná plocha, ale krev jimi neprochází bez námahy. Jejich jemná, zřasená tkáň vytváří obrovskou plochu, kde se krev a mořská voda dostávají velmi blízko k sobě. Právě tato blízkost umožňuje výměnu plynů. Protlačit krev nesčetnými úzkými cévkami a tenkými vrstvami však vyžaduje tlak. Stejně jako voda ztrácí sílu, když ji tlačíme hustou sprchovou hlavicí, ztrácí krev tlak při průchodu žaberním oběhem. Dvě žaberní srdce dodávají této náročné části cesty další impuls. Pod tlakem přivádějí krev chudou na kyslík do žaber. Na druhé straně žaber se krev změnila. Mořská voda obsahuje kyslík rozpuštěný mezi svými molekulami. Jak voda proudí přes povrch žaber, kyslík difunduje do krve – z místa, kde ho je více, do místa, kde ho je méně. Současně může opačným směrem putovat oxid uhličitý. Difuze neznamená, že se chobotnice rozhodne nadechnout krví. Jde o fyzikální proces řízený rozdíly v koncentraci a tlaku přes mimořádně tenkou hranici. Kyslík však tělem necestuje účinně jen rozpuštěný v tekutině. Potřebuje přenašeče. U lidí tuto roli plní hemoglobin, bílkovina obsahující železo. U chobotnic a mnoha dalších měkkýšů a členovců je přenašečem hemocyanin, bílkovina obsahující měď. Tento chemický rozdíl mění barvu. Když hemocyanin naváže kyslík, jeho místa s obsahem mědi propůjčí okysličené krvi modravý vzhled. Když většinu kyslíku odevzdá, je hemocyanin téměř bezbarvý. Modrá barva není barvivo a nejde o totéž jako namodralý vzhled lidských žil pod kůží. Lidská krev není nikdy doopravdy modrá. Krev vracející se žilami do našeho srdce je tmavší než okysličená krev v tepnách, ale stále je červená, protože hemoglobin zůstává červený v obou stavech. Žíly mohou pod kůží vypadat modře, protože světlo prochází kůží a tkáněmi, rozptyluje se a filtruje, než dorazí k našim očím. Modrá krev chobotnice je výsledkem chemie přímo v obíhající tekutině. Naše kapka nyní prošla žábrou, přijala kyslík a stala se součástí modrého okysličeného proudu. Vstupuje do třetího srdce: systémového srdce. „Systémové“ znamená, že zásobuje celé tělo. Toto srdce posílá okysličenou krev velkými cévami k mozku, plášti, trávicím orgánům, kůži a všem osmi chapadlům. Právě v tom spočívá smysl tří srdcí. Dvě žaberní srdce zvládají tlakově náročnou cestu přes žábry. Jedno systémové srdce žene krev dál tělem. Tři specializované pumpy neznamenají tři vzájemně zaměnitelné náhradní orgány. Představte si spíše štafetu, v níž každá část připravuje proud pro další. Bylo by lákavé prohlásit hemocyanin za lepší, nebo horší než hemoglobin. Příroda ale bývá málokdy tak jednoduchá. Výkon přenašeče kyslíku závisí na podmínkách, například na teplotě, kyselosti a druhu, který ho používá. Pokusy s hemocyaninem chobotnic ukazují, že jeho vazbu kyslíku může výrazně ovlivňovat pH a že jeho fungování mění také teplota. Různé chobotnice žijí v různých prostředích – od mělkých pobřežních vod po hluboké moře, od chladnějších oblastí po teplejší. Modrá krev není univerzální známkou hluboké, ledové vody. Stejně proměnlivé je i tělo, které tento oběh obklopuje. Chobotnice se může pohybovat po dně a chapadly se přitahovat, zkoumat okolí i odrážet. Dokáže také využít tryskový pohon. Svaly pláště nasají vodu do plášťové dutiny a potom se stáhnou, aby ji vytlačily sifonem ven. Zvíře se tak pohne opačným směrem. Je to působivý únikový mechanismus, ale vytváří fyziologickou komplikaci. Často se opakuje tvrzení, že chobotnici se při plavání zastavují srdce. To je příliš široké tvrzení. Při výzkumu volně se pohybujících chobotnic pobřežních byly během silného tryskového pohybu zaznamenány pauzy v tepu systémového srdce. Navrhované vysvětlení bylo mechanické: vysoký tlak v plášti při prudkém výtrysku může narušit návrat krve do systémového srdce. Srdce nemůže účinně pumpovat, pokud se znovu nenaplní. Toto pozorování bychom však neměli proměnit v pravidlo platné pro každý druh chobotnice, každý plavecký pohyb ani každé mávnutí sifonem. Neznamená ani, že chobotnice okamžitě ztratí schopnost pohybu, kdykoli opustí dno. Ukazuje, že silný únikový výtrysk může na krátkou dobu soupeřit s oběhem, který zásobuje tělo. Plazení a tryskový pohyb nejsou jen pomalá a rychlá varianta téhož. Kladou na stejné zvíře odlišné nároky. Také chapadla ukazují další podobu tohoto rozděleného uspořádání. Obsahují rozsáhlé místní nervové obvody, takže mohou samostatně zpracovávat bezprostřední vjemy a pohyby, zatímco zůstávají propojena s centrálním mozkem. To z každého chapadla nedělá samostatný vědomý mozek. Znamená to, že řízení je rozdělené v těle, které musí koordinovat osm pružných a neustále se měnících končetin. A pak je tu kůže. Pod ní se nacházejí chromatofory – drobné pigmentové váčky ovládané svaly a nervy. Když se váčky roztáhnou, jejich barvy jsou viditelnější; když se stáhnou, barva ustoupí. Společně s odrazivými buňkami a změnami struktury kůže to chobotnici umožňuje rychle měnit vzhled kvůli maskování i komunikaci. Ani tady nejde o kouzlo. Je to rychlé a velmi přesné řízení těla. Podivuhodná skutečnost je tedy zajímavější než zjednodušená verze z virálních příspěvků. Tři srdce nejsou přepych. Modrá krev není vymyšlený detail. Žaberní srdce, systémové srdce, přenašeč kyslíku na bázi mědi, pružná chapadla i svalnatý plášť patří k jediné náročné realitě: aktivní mořský živočich musí udržovat proudění kyslíku, zatímco mění tvar, směr, barvu i tlak. Chobotnice není primitivní jen proto, že její soustava se liší od naší, a není magická jen proto, že nám připadá neznámá. Připomíná nám, že život neřeší každý problém podle jediného plánu. Někdy k pochopení zvířete stačí sledovat jednu kapku krve – a zjistit, že i tep může vést nečekanou cestou.