Prečo má chobotnica tri srdcia

Chobotnica má tri srdcia a jej krv môže vyzerať modro. Znie to ako prvá veta príbehu o morskej príšere. Nie je to tak. Ide o presne fungujúci živý rozvodný systém, ktorý musí získavať kyslík z vody a doručovať ho do tela schopného liezť, meniť farbu, pretlačiť sa cez štrbiny a občas vystreliť vpred prúdom vody. Začnime sledovať jednu drobnú kvapku chobotničej krvi. Práve sa vrátila z tela. Pracujúce tkanivá vrátane svalov plášťa a ramien spotrebovali jej zásobu kyslíka. Kvapka putuje krvnými cievami späť k žiabram. Na rozdiel od krvi mnohých iných mäkkýšov zostáva krv chobotnice vo vnútri siete ciev. Volá sa to uzavretá obehová sústava. Umožňuje presnejšie usmerňovať a kontrolovať krvný tlak, no zároveň znamená, že systém musí po celej trase neustále prekonávať odpor. Ešte predtým, než sa táto kvapka chudobná na kyslík dostane k niektorým zo žiabier, narazí na jedno z dvoch žiabrových sŕdc. Slovo žiabrové jednoducho znamená súvisiace so žiabrami. Každé z týchto sŕdc obsluhuje jednu stranu tela a tlačí krv cez príslušné žiabre. Nie sú to dve záložné pumpy, ktoré zdvorilo čakajú, kým zlyhá hlavné srdce. Majú inú úlohu a nachádzajú sa v inej časti okruhu. Prečo umiestniť pumpy pred žiabre? Žiabre sú síce skvelé výmenné plochy, no krv nimi neprechádza bez námahy. Ich jemné, poskladané tkanivá vytvárajú veľkú plochu, na ktorej sa krv a morská voda dostávajú veľmi blízko k sebe. Práve táto blízkosť umožňuje výmenu plynov. Pretlačiť krv cez nespočetné úzke cievy a tenké vrstvy však stojí tlak. Tak ako voda stráca silu, keď preteká hustou sprchovou hlavicou, krv stráca tlak pri prechode žiabrovým obehom. Dve žiabrové srdcia dodávajú tejto náročnej časti trasy dodatočný impulz. Tlačia krv chudobnú na kyslík do žiabier pod tlakom. Na druhej strane žiabier sa krv zmenila. Morská voda obsahuje kyslík rozpustený medzi svojimi molekulami. Keď voda prúdi cez povrch žiabier, kyslík difunduje do krvi – z miesta, kde je ho viac, na miesto, kde je ho menej. Zároveň môže oxid uhličitý putovať opačným smerom. Difúzia neznamená, že sa chobotnica rozhodne vdychovať cez krv. Ide o fyzikálny proces riadený rozdielmi v koncentrácii a tlaku na mimoriadne tenkej hranici. Kyslík však nedokáže účinne putovať telom iba rozpustený v tekutine. Potrebuje prenášača. U nás je ním hemoglobín, bielkovina obsahujúca železo. U chobotníc a mnohých ďalších mäkkýšov a článkonožcov túto úlohu plní hemocyanín, bielkovina obsahujúca meď. Tento chemický rozdiel mení farbu. Keď sa hemocyanín naviaže na kyslík, jeho miesta s obsahom medi dodajú okysličenej krvi modrastý vzhľad. Keď uvoľní väčšinu kyslíka, hemocyanín je takmer bezfarebný. Modrá nie je farbivo a nejde ani o to isté, ako keď ľudská žila presvitá cez kožu do modra. Ľudská krv nikdy nie je naozaj modrá. Krv vracajúca sa žilami do nášho srdca je tmavšia než krv bohatá na kyslík v tepnách, stále však zostáva červená, pretože hemoglobín je červený v oboch stavoch. Žily môžu cez kožu vyzerať modro, lebo svetlo pred dopadom do našich očí prechádza kožou a tkanivami, rozptyľuje sa a filtruje. Modrá krv chobotnice je výsledkom chémie priamo v cirkulujúcej tekutine. Naša kvapka teraz prešla žiabrom, prijala kyslík a stala sa súčasťou modrého okysličeného prúdu. Vstupuje do tretieho srdca: systémového srdca. Systémové znamená, že slúži celému telu. Toto srdce posiela okysličenú krv veľkými cievami do mozgu, plášťa, tráviacich orgánov, kože a všetkých ôsmich ramien. Práve v tom spočíva význam troch sŕdc. Dve žiabrové srdcia zvládajú tlakovo náročnú cestu cez žiabre. Jedno systémové srdce poháňa krv ďalej telom. Tri špecializované pumpy neznamenajú tri navzájom zameniteľné náhradné srdcia. Predstavte si skôr štafetu, v ktorej každá etapa pripravuje prúd na ďalšiu. Bolo by lákavé vyhlásiť hemocyanín za lepší alebo horší než hemoglobín. Príroda však býva málokedy taká jednoduchá. Výkon prenášača kyslíka závisí od podmienok vrátane teploty, kyslosti a druhu, ktorý ho používa. Pokusy s hemocyanínom chobotníc ukazujú, že viazanie kyslíka môže výrazne ovplyvniť pH a svoju úlohu zohráva aj teplota. Rôzne chobotnice žijú v odlišných prostrediach – od plytkých pobrežných vôd po hlboké more, od chladnejších oblastí po teplejšie. Modrá krv nie je univerzálnym znakom hlbokej, ľadovej vody. Rovnako dynamické je aj telo, ktoré tento obeh obklopuje. Chobotnica sa môže pohybovať po dne, pričom ramenami ťahá, skúma a odtláča sa. Dokáže však používať aj tryskový pohon. Svaly v plášti nasajú vodu do plášťovej dutiny a potom sa stiahnu, aby ju vytlačili cez lievik, čím pošlú zviera opačným smerom. Je to pôsobivý únikový mechanizmus, ktorý však vytvára fyziologickú komplikáciu. Často opakované tvrdenie hovorí, že srdcia chobotnice sa zastavia zakaždým, keď pláva. To je príliš všeobecné. Pri výskume voľne sa pohybujúcich chobotníc obyčajných sa počas prudkého tryskového pohybu pozorovali prestávky v tepe systémového srdca. Navrhované vysvetlenie bolo mechanické: vysoký tlak v plášti počas silného výstreku môže sťažiť návrat krvi do systémového srdca. Srdce nedokáže účinne pumpovať, ak sa znovu nenapĺňa. Toto pozorovanie by sme však nemali premeniť na pravidlo pre každý druh chobotnice, každý spôsob plávania či každé švihnutie lievikom. Neznamená to ani, že chobotnica je vždy, keď opustí dno, okamžite bezmocná. Ukazuje, ako môže silný únikový výstrek na krátky čas súperiť s obehom, ktorý zásobuje telo. Plazenie a tryskový pohyb nie sú jednoducho pomalá a rýchla verzia toho istého; kladú na to isté zviera odlišné nároky. Aj ramená odhaľujú ďalšiu podobu tohto rozptýleného usporiadania. Ramená chobotnice obsahujú rozsiahle miestne nervové okruhy, takže dokážu spracovať bezprostredné podnety a pohyb, pričom zostávajú prepojené s centrálnym mozgom. Neznamená to, že každé rameno je samostatný vedomý mozog. Znamená to, že riadenie je rozdelené v tele, ktoré musí koordinovať osem pružných a neustále sa meniacich končatín. A potom je tu koža. Pod jej povrchom sa nachádzajú chromatofory – drobné pigmentové vačky ovládané svalmi a nervami. Keď sa vačky roztiahnu, ich farby sú viditeľnejšie; keď sa stiahnu, farba ustúpi. Spolu s reflexnými bunkami a zmenami štruktúry kože to chobotnici umožňuje rýchlo meniť vzhľad kvôli maskovaniu aj komunikácii. Ani tu nejde o mágiu, ale o rýchle a presné riadenie tela. Zvláštna pravda je teda zaujímavejšia než virálna verzia. Tri srdcia nie sú prepych. Modrá krv nie je rozprávkový detail. Žiabrové srdcia, systémové srdce, prenášač kyslíka na báze medi, pružné ramená a svalnatý plášť patria k jednej náročnej realite: aktívne morské zviera musí udržiavať tok kyslíka, hoci neustále mení tvar, smer, farbu aj tlak. Chobotnica nie je primitívna preto, že jej systém sa líši od nášho, a nie je magická preto, že nám pripadá nezvyčajná. Pripomína nám, že život nerieši každý problém podľa jedného plánu. Niekedy na pochopenie zvieraťa stačí sledovať kvapku krvi – a zistiť, že aj tlkot srdca môže putovať nečakanou cestou.