Мы привыкли, что кровь обязательно должна быть красной. Этот цвет настолько прочно ассоциируется с жизнью, что любой другой кажется нам чем-то инопланетным. Однако природа это великий химик, она находит разные химические решения для одной и той же задачи - транспортировки кислорода к клеткам организма.
В то время как человек и большинство позвоночных используют железо для переноса кислорода, целый ряд существ на нашей планете сделал ставку на медь. Именно она окрашивает их кровь в ярко-голубые тона.
В чем секрет цвета? Химия жизни
Чтобы понять, почему кровь становится голубой, нужно заглянуть в молекулу, отвечающую за дыхание:
Красная кровь (гемоглобин). В центре этой молекулы стоит атом железа. Когда железо соединяется с кислородом, оно окисляется и становится красным. По сути, наша кровь «ржавеет» под воздействием кислорода, что и дает ей привычный цвет.
Голубая кровь (гемоцианин). У некоторых животных вместо гемоглобина работает белок гемоцианин. В его основе лежит медь. Когда медь вступает в реакцию с кислородом, она окрашивается в синий или ярко-голубой цвет. Если кислорода нет, такая кровь становится бесцветной.
Гемоцианин растворен непосредственно в плазме крови, в то время как гемоглобин у млекопитающих упакован внутри эритроцитов. Это делает кровь более вязкой. Однако в условиях экстремального холода, например, на дне океана или при низком давлении гемоцианин справляется с доставкой кислорода лучше, чем гемоглобин.
Главные «аристократы» животного мира
Голубая кровь это не признак высокого происхождения, а гениальное изобретение эволюции. Она позволила существам освоить ледяные глубины океанов и выжить в течение миллионов лет, когда климат планеты менялся до неузнаваемости. Природа в очередной раз доказывает: не важно, какого цвета твоя кровь, важно, насколько эффективно она помогает тебе выживать.
1. Осьминоги, кальмары и каракатицы
Головоногие моллюски самые известные обладатели голубой крови. Гемоцианин помогает им выживать в условиях, где гемоглобин бы не справился. В холодной воде и на больших глубинах, где кислорода мало, медь эффективнее связывает его и доставляет к органам. Чтобы прокачивать такую густую кровь, у осьминога не одно, а целых три сердца. Одно гонит кровь по всему телу, а два других проталкивают её через жабры.
Интересно, что из-за особенностей гемоцианина головоногим моллюскам приходится тратить гораздо больше энергии на перекачку крови, чем человеку. Именно поэтому они предпочитают перемещаться короткими рывками или ползать, а не плавать на длинные дистанции. Их "медная" система быстро утомляется при высоких нагрузках.
2. Мечехвосты
Мечехвосты живут на планете уже более 400 миллионов лет, и их кровь это настоящее медицинское чудо. Она имеет насыщенный сапфировый цвет. В их крови нет антител, как у нас. Вместо этого в ней живут клетки - амебоциты. Если в организм мечехвоста попадает бактерия, кровь мгновенно сворачивается вокруг неё в желеобразный сгусток, блокируя инфекцию.
Кровь мечехвостов используют для проверки стерильности всех медицинских препаратов и вакцин. Если лекарство соприкасается с вытяжкой из их крови и она не свернулась, то значит, инфекции нет.
3. Пауки и скорпионы
Почти все паукообразные также используют гемоцианин. Если вы когда-нибудь задумывались, почему пауки могут быть такими активными при резких сменах температуры, ответ кроется в их "синей" химии. Гемоцианин отлично работает в широком температурном диапазоне.
4. Ракообразные (крабы и лобстеры)
Многие морские обитатели с панцирем, от креветок до гигантских крабов, также обладают голубоватой гемолимфой, аналогом крови.
Преимущества и недостатки гемоцианина
Почему же мы все не стали "голубокровными", если это так эффективно в холоде? У всего есть своя цена.
Плюс гемоцианина в том, что он лучше работает в экстремальных условиях, при очень низких температурах и низком давлении.
Минус гемоцианина заключается в том, что он делает кровь более вязкой. Сердцу приходится работать гораздо интенсивнее, чтобы её перекачивать. К тому же, "медная" кровь хуже восстанавливается после нагрузок.
Не только голубая
В природе встречаются и другие цвета:
- Зеленая кровь у некоторых видов ящериц (сцинков) и морских червей. У червей за это отвечает белок хлорокруорин.
- Фиолетовая кровь встречается у плеченогих моллюсков и некоторых морских червей благодаря белку гемеритрину.
- Прозрачная кровь имеется у антарктических ледяных рыб. В их крови вообще нет дыхательных пигментов, а кислород просто растворяется в плазме благодаря очень холодной воде. На фоне льда ее почти не видно из-за белого цвета.