Sztywne nóżki, czyli dlaczego kozy z FailArmy mdleją i co ma wspólnego fizyka z martwymi flamingami

Śmiejesz się z kóz na FailArmy? Ciebie też mogłoby to spotkać
14 minut czytania
753
0
Justyna Lesiak
Justyna Lesiak
3 sierpnia 2017

Ten artykuł będzie nietypowy. Na samym początku wyjaśnię – dwa zupełnie różne gatunki zwierząt zestawione zostały w jednym tekście pozornie bez żadnej konkretnej przyczyny. Jedyne, co je łączy, to pojawiające się w bardzo specyficznych momentach, śmieszne sztywne nóżki.

Od dłuższego czasu pewną częścią internetu władają sympatyczne przedstawicielki rodzaju Capra, które pod wpływem stresu wywołanego przez znacznie mniej sympatycznego przedstawiciela innego rodzaju – Homo – zupełnie drętwieją i padają jak nieżywe. Doczekały się nawet własnego epizodu na FailArmy. Jeśli podobnie jak z początku ja nie możecie ogarnąć, jakim cudem sztywnienie podczas stresu w ogóle miało jakikolwiek sens w ewolucji zwierząt skaczących po dość stromych graniach, uprzejmie informuję – żadne z Capra, poza tymi hodowanymi przez człowieka, nie reagują w ten sposób. Ba, nawet nie wszystkie odmiany Capris domesticus, czyli kozy domowej, przenoszą tę cechę. Drobny problemik dotyczy niemal wyłącznie jednej szczególnej odmiany kóz, u których tajemnicza mutacja genu gClC-1 ujawnia się wyjątkowo często. Kozy te zwane są miotonicznymi (od nazwy schorzenia – miotonii), nerwowymi, sztywnonogimi, czy po prostu kozami z Tennessee – od stanu, z którego się wywodzą. Użytkownicy internetu określają je „kozami mdlejącymi” (fainting goats), co nie jest zgodne z prawdą. Kozy bowiem nie mdleją, ale dosłownie sztywnieją, właśnie z powodu mutacji zmieniającej strukturę jednego z kanałów jonowych w ich mięśniach. Tutaj historia zaczyna się robić o tyle ciekawa, że my również posiadamy ten gen. I u nas może on zmutować, jednak objawy są o wiele mniej zabawne.

Zmutowane rurki

Zwyczajowo, kiedy łapią nas częste skurcze mięśni, myślimy o tym, by przede wszystkim uzupełnić magnez i potas w diecie. Niektórzy do tego dorzucają witaminę B6, czasem wapń, ale mało kto wie, jak bardzo istotny dla prawidłowej pracy komórek mięśniowych jest… chlor. Za jego (a także wiele innych jonów) przepływ między wnętrzem komórki mięśniowej, a środowiskiem otaczającym włókna odpowiadają stulone w formę rurki białka, zatopione w błonie komórkowej. Funkcją tych białek jest otwieranie i zamykanie tworzonego przez siebie kanału, umożliwiając lub wstrzymując swobodny przepływ jonów – w tym wypadku chloru (Cl-), ale także HCO3-, I−, SCN− oraz NO3−. Raz na 100 tysięcy przypadków jednak w strukturze białkowych cząstek budujących kanały pojawiają się błędy prowadzące do utraty części ich funkcjonalności, a to wszystko za sprawą pomyłek w DNA pojawiających się przy kopiowaniu materiału genetycznego podczas tworzenia komórek płciowych. Jakby to wszystko było mało skomplikowane, istnieją dwie wersje tej dość dziwacznej choroby – miotonii – a każda nazwana jest na cześć naukowca, który najwięcej wniósł w jej poznanie.

Zesztywniały Herkules

Choć kózki z Tennessee pod wpływem nagłego stresu padają jak spetryfikowane, to poza tą dość niefortunną dolegliwością są właściwie całkiem zdrowe. U człowieka miotonia wywołana mutacją w genie CLCN1, kodującym białkowy kanał chlorowy ClC-1, wiąże się z już z poważniejszymi objawami, ujawniającymi się zazwyczaj już w dzieciństwie. Istnieją dwie „odmiany” choroby – autosomalna (nie związana z chromosomami płciowymi), dominująca (czyli do wystąpienia objawów wystarczy jedna zmutowana kopia genu CLCN1), zwana miotonią Tomsena oraz autosomalna recesywna (tu potrzebne są mutacje w obu kopiach genu CLCN1), czyli miotonia Beckera.

Poza problemami z rozluźnieniem napiętych mięśni – na przykład podczas uścisku dłoni czy po zamknięciu powiek – pojawiają się też uczucie sztywności, osłabienie mięśniowe czy niemożność wykonania pożądanego ruchu – na przykład uskoczenia przed nadjeżdżającym pojazdem. Inne dolegliwości również brzmią pozornie błaho – problemy z żuciem, przełykaniem i mówieniem, szczególnie po długim milczeniu. W rzeczywistości mogą one zakończyć się dramatycznie dla chorego – na przykład śmiertelnym zadławieniem. Chociaż zmiany pojawiają się teoretycznie w każdym mięśniu szkieletowym, najczęściej dotykają one jednak mięśni nóg, przełyku, języka, oczu czy twarzy. U chorych ponadto często pojawia się charakterystyczna „sylwetka Herkulesa”, rozrośnięta, mocno zaznaczająca się pod skórą muskulatura, spowodowana hipertrofią (przerostem) mięśni.

Kozy te zwane są miotonicznymi (od nazwy schorzenia – miotonii), nerwowymi, sztywnonogimi, czy po prostu kozami z Tennessee

Kozie strategie

Jeśli wierzyć hodowcom z Tennessee, bohaterkami FailArmy są głównie młode zwierzęta. Te starsze, bardziej doświadczone życiowo osobniki całkiem nieźle sobie radzą w sytuacjach stresu, szeroko rozstawiając kopytka, lub opierając się o coś. W tej pozycji, stabilnej nawet podczas ataku nagłego paraliżu, pozostają bezpieczne dopóki skurcz nie minie – i tyle. My do dyspozycji mamy leki rozluźniające mięśnie, pomagające pacjentom żyć z chorobą. Dzięki nim chory może do woli wykonywać pozycje z jogi na jednej nodze i nie bać się, że nagła zmiana napięcia mięśniowego wytrąci go z równowagi i nabije mu guza. Stanie na jednej tylko kończynie u człowieka wymaga bowiem nie lada wysiłku i wykorzystania siły całego ciała. W przeciwieństwie do flamingów.

Lifestyle flaminga, czyli czasami lepsza jest jedna niż dwie

Zastanawialiście się kiedyś, dlaczego flamingi, bociany, czaple czy żurawie stoją na jednej nodze? Nie tylko wy – naukowcom również spędzało to sen z powiek. Dyskusję, które zwierzęta należy przebadać najpierw wygrał zapewne argument, że z spośród wszystkich długonogich ptaszydeł flamingi są najbardziej różowe i dziwne. Naukowcy też są dziwni, więc pewnie poczuli jakąś zażyłość. Pogódźcie się z tym.

Na jednej nodze stoją niemal wszystkie ptaki brodzące. I to wcale nie jest takie oczywiste, dlaczego one w ten sposób stoją. W końcu na chłopski rozum czynność ta dla nas – w końcu również dwunogów – jest o wiele bardziej skomplikowane i wymaga większego nakładu energii, niż wykorzystanie obu kończyn, tak, jak to założyła ewolucja. Przyroda jednak chłopski rozum ma w głębokim poważaniu. Okazuje się bowiem, że dynamika stania na jednej nodze u flamingów wcale nie jest taka oczywista, jak by nam się to mogło wydawać. W dodatku na froncie ptasich badaczy toczy się obecnie mikrowojenka między kilkoma grupami naukowców, którzy te flamingi przebadali i wciąż nie mogą się zgodzić co do powodu trzymania jednej nóżki wyżej.

Różowe trupki stoją bez wysiłku

Ptaki, które pełniły rolę kijków do krykieta w Alicji w Krainie Czarów mają konkretne powody, by oszczędzać jedną nóżkę. Który z powodów jest tym najwłaściwszym – o to od paru dobrych lat trwa zacięta batalia między szalonymi naukowcami, uzupełniana niewyobrażalnie kreatywnymi dowodami mającymi przeważyć szalę na korzyść którejś ze stron. Na przykład jedna z teorii mówi, że flamingi podnoszą jedną łapkę, by… oszczędzić energię. Tak wynika z badań przeprowadzonych przez grupę z Georgia Tech w Atlancie zarówno na żywych i jeszcze różowych osobnikach, jak i na lekko poszarzałych i cokolwiek zdechłych egzemplarzach. Według wyliczeń naukowców, wystawanie godzinami na jednej nodze wymaga minimalnego nakładu energii i praktycznie zerowego napięcia mięśni – ptaki są na równym chillu, co my medytując w pozycji kwiatu lotosu. Flamingi nie blokują też stawów w tej pozycji, dzięki czemu mogą odpowiednio szybko zareagować na potencjalny atak lub inne niebezpieczeństwo. Ten ostatni fakt został obrazowo przedstawiony na filmiku załączonym do publikacji, gdzie na truchełku flaminga jeden z badaczy demonstruje rozłożenie sił. Lider grupy, profesor Young-Hui Chang, określa ten fenomen jako „pasywny grawitacyjny mechanizm stania” (passive gravitational stay mechanism). Należy podkreślić, że jednonogie trupki stały sobie w najlepsze bez szczególnej pomocy uczonych, podczas gdy ustawione na dwóch łapkach przewracały się bez przerwy – tu do utrzymania równowagi potrzebna była siła mięśni. Naukowcy, jak to naukowcy – musieli wszystko uzupełnić o odpowiednie formuły matematyczne. Tak też fizyka wzbogaciła się o wzory opisujące rozkład sił w martwym flamingu stojącym na jednej nodze.

Dynamika stania na jednej nodze u flamingów wcale nie jest taka oczywista, jak by nam się to mogło wydawać

Jak zimno i pasożyty, to tylko w jedną łapkę

Inna grupa postuluje z kolei, że zanurzenie w wodzie tylko jednej kończyny na raz zmniejsza utratę ciepła. Badacze z Saint Joseph’s University zaobserwowali, że przebywając w wodzie lub na terenie podmokłym flamingi chętniej pozostają jednonożne niż na lądzie, zmieniając nogi dość regularnie. Naukowcy odrzucili wyżej opisaną teorię o oszczędzaniu energii twierdząc, że zerwanie się do ucieczki z pozycji jednonożnej wymaga od ptaków więcej czasu i wysiłku niż z dwóch nóg – ergo jest niewydajne, a zatem powód musi być inny. Tak też teza o regulowaniu ciepłoty ciała, a także o zmniejszeniu ekspozycji na obecne w wodzie pasożyty i grzyby, okrzyknięta została przez badaczy, Sarę Williams i Matthew Andersona, za zdecydowanie nadrzędną. W publikacji wspomnieli też co prawda o badaniu sugerującym, że zmiana łapek ma usprawniać krążenie krwi w tych niebywale długich i cienkich kończynach, jednak temat nie doczekał się rozwinięcia, ani nawet dłuższego komentarza. Tak jak już wspominałam – naukowa wojna podjazdowa trwa.

Ogólnie rzecz ujmując, w przeciwieństwie do przydatnych badań nad miotonicznymi kozami nie bardzo wiadomo, czy obserwowanie preferencji pozycyjnych u flamingów ma jakiekolwiek praktycznie przełożenie na ludzi. Przynajmniej na razie. Z naukowcami to nigdy nic nie wiadomo.

Justyna Lesiak
Justyna Lesiak

Doktor nauk ścisłych, specjalizuje się w biologii molekularnej, syntetycznej i mikrobiologii, ale zna się po trochu na wszystkim. Naukowczynią została przez przypadek, jako dziecko chciała być generałem albo prawniczką. Lubi koty, ale uwielbia psy i konie. Jej marzeniem jest hodować dodo – niestety, za dużo podróżuje, by to było możliwe. Mieszkała już w Anglii, Grecji, Belgii, Niemczech i Danii. Uprawia dziwne sporty, lubi mieć siniaki i pięknie umalowane oczy. Choć o nauce pisze już od jakiegoś czasu i nawet zdążyła wygrać nagrody za jej popularyzację, to dopiero się rozkręca.


AUTOR

Komentarze