Fréttir eftir árum


Fréttir

Heilar höfrunga og annarra hvala eru einstakir - vegna hitamyndunar, ekki gáfna

10.3.2021

Höfrungar og aðrir hvalir hafa allt að sex sinnum stærri heila en menn. Þeir geta vegið allt að 8 kg og engar skepnur á jörðinni hafa stærri heila. Þýðir þetta að hvalir og höfrungar hafi svipaða andlega getu og við mennirnir - eða jafnvel meiri? Sum eru á því en ekki hefur tekist að sýna fram á það í rannsóknum að hvalir búi yfir þeim fjölbreytileika, sveigjanleika og þeirri aðlögunarhæfni í hugsun og hegðun sem einkennir menn. En af hverju eru hvalir þá með svona risastóra heila? Í nýútkominni vísindagrein í Scientific Reports færir alþjóðlegur hópur vísindamanna fyrir því rök að stórir heilar hvala kunni að hafa þróast til að mynda hita. Hluti af gagnaöflun fyrir rannsóknina fór fram á Íslandi og meðal höfunda að greininni er Karl Ægir Karlsson, prófessor við verkfræðideild HR.

Í nýútkominni vísindagrein í Scientific Reports færir alþjóðlegur hópur vísindamanna fyrir því rök að stórir heilar hvala kunni að hafa þróast til að mynda hita. Hluti af gagnaöflun fyrir rannsóknina

Í rannsókninni kom í ljós að margar frumur í heila hvala og höfrunga, en ekki í skyldum spendýrum eins og flóðhestum, úlföldum, gíröffum og antílópum búa yfir sérstöku kerfi sem myndar hita.

Dr. Paul Manger, prófessor við háskólann í Witwatersrand í Suður Afríku, sem leiddi rannsóknina, kom fyrst fram með þá kenningu árið 2006 að stór heili hvala og höfrunga hafi þróast sem svar við þeim áskorunum sem fylgja því að búa í mjög köldu umhverfi. Risastórir heilar hvala komu fyrst fram á sjónarsviðið fyrir um 32 milljónum ára, 20 milljón árum eftir þeir fóru að eyða allri ævi sinni í vatni, og um svipað leyti og hitastig úthafa jarðarinnar kólnaði mikið. 

Af hverju ætti stór heili að vera hagstæður fyrir spendýr með heitt blóð í köldum sjó?

Karl-AEgirKarl Ægir segir að heilar allra spendýra myndi hita, óháð hitastjórnunarkerfi líkamans og að taugafrumur spendýra þarfnist hita til að geta starfað eðlilega. „Jafnvel lítil hækkun á hitastigi heilans getur dregið mjög úr andlegri virkni. Við settum fram og prófuðum þá kenningu að ef breytingar á hitastigi hafsins hafi leitt til þess að stór heili hafi komið fram í hvölum, ættu að vera til staðar sérhæfð hitakerfi í heilum hvala sem ekki væri að finna í öðrum spendýrum. Vitað er að í spendýrum er að finna sérhæft prótín sem gegnir því hlutverki að aftengja framleiðslu á sameindinni ATP, sem sér um að geyma orku fyrir frumuna, og láta þess í stað myndast hita. Þannig að við vildum kanna hvort að þetta kerfi væri öðruvísi í heila hvala sem lifa í köldu vatni. Það reyndist vera raunin."

Í nýju rannsókninni var sýnt fram á að þrjá þætti í hitaframleiðslukerfi hvala sem eru frábrugðnir kerfinu í skyldum spendýrum. Í fyrsta lagi eru um 90% taugafrumna í heilum hvala sem lifa í köldum sjó með prótín sem aftengir myndun ATP orkusameindarinnar. Í skyldum tegundum, svo sem í flóðhestum, eru aðeins um 35% taugafrumna með þetta prótín. Í öðru lagi eru um 30-70% svokallaðra taugatróðsfrumna (glial cells) í hvölunum með þetta prótín á meðan að sambærilegar frumur í skyldum tegundum virðast alls ekki búa yfir þessu kerfi. Að lokum virðist vera 30% meira um taugaenda sem gefa frá sér boðefnið noradrenalín í heilum hvala sem lifa í köldum sjó en skyldra spendýra, en noradrenalín stýrir virkjun þeirra próteina sem geta leitt til hitamyndunar.

„Þessar niðurstöður benda eindregið til þess að heili hvala sé sérhæfður til hitamyndunar, líklega til að bregðast við köldu umhverfi í hafinu, frekar en að stærðin hafi nokkuð með vitsmuni að gera, enda er það svo að spendýr missa varma frá sér um 90 hraðar í vatni en í lofti,“ segir Karl Ægir.

Hann segir að nauðsynlegt sé að beita vísindalegum aðferðum til að rannsaka hvali eins og aðrar lífverur og ekki eigna þeim eiginleika sem ekki sé vísindalegur grunnur fyrir. Staðreyndin sé sú að fátt bendi til þess að hvalir séu gáfaðri en önnur spendýr nema síður sé.