Основният метаболизъм и телесното тегло - отговорът на вековния пъзел на Medlife
Базалният метаболизъм е минималната енергия, която организмът консумира, за да остане жив и изследователите искат да установят как може да варира в зависимост от телесното тегло.
Мултидисциплинарен екип от изследователи успя да разреши пъзела, който предизвика биолозите през миналия век: Защо основният метаболизъм на организма варира в зависимост от телесната маса?
Резултатите от изследването са публикувани в "Природа - научни доклади", информира ruvid.org.
Историята на пъзела, предизвикващ медицинските учени от векове
Възрастен в покой, в стая при температура от 20 градуса по Целзий, консумира около една калория на килограм телесно тегло за един час. За сравнение, слонът изгаря половин калория на килограм телесно тегло на час, а лабораторна мишка изгаря 70 калории на килограм едновременно. Как да обясня тези разлики?
Един от първите учени, които наблюдават това явление, е германският физиолог Макс Рубнер, който през 1883 г. изучава основния метаболизъм на кучета с различни размери.
Отговорът на Rubner по това време показва разликата в телесната топлина, загубена през кожата. Тъй като повърхността на кожата варира в зависимост от размера на обекта и масата му варира в зависимост от големината, основният метаболизъм варира право пропорционално на масата на тялото при мощност 2/3.
Въпреки това, лабораторен експеримент, проведен през 1932 г. върху няколко бозайници, воден от Макс Клайбер, показва, че промените в основния метаболизъм варират в пряка пропорция спрямо масата при 3/4 мощност. В медицинската история новото откритие е известно като закона на Клайбер.
Разликите в резултатите от първото до второто изследване предизвикаха интензивни дебати сред учените в продължение на десетилетия. Търсенето на обяснение завършва през 1997 г. с фракталния модел, предложен от физика Джефри Уест, който обяснява степента на уравнението с фракталната форма на мрежите на тялото, разпределящи ресурси, като кръвоносната и дихателната системи.
Измерването на скоростта на основния метаболизъм - деликатна и трудоемка мисия
Тъй като броят на измерванията на основния метаболизъм се увеличава, с все повече лабораторни експерименти върху животни, фракталният модел, предложен от Джефри Уест, започва да показва все повече и повече несъответствия. Показателят 3/4 на уравнението се оказа неправилен, когато става въпрос за по-малки птици, насекоми и дори някои бозайници.
В момента авторите на статията, публикувана наскоро в списанието Scientific Reports, идентифицираха липсващото парче от вековния пъзел в теоретичен модел в астрофизиката.
"Докато пишех друга статия за фракталите, която говори за закона на Клейбер, разбрах, че фракталният модел на Уест не отговаря на основния проблем. Термичното обяснение изглеждаше по-правдоподобно, но трябваше да го вземем предвид. и факта, че енергийната част не се разсейва като топлина. Добавих нова перспектива към топлинния метод и забелязах, че данните напълно се вписват в теорията, предложена от нас.
Впоследствие разширихме теорията си върху лабораторни експерименти, извършвани върху бозайници и други живи същества и разбрахме, че сме намерили обяснението, казват изследователите.
Решението - компромис между пасивното разсейване на калориите и минималната консумация на енергия на живите организми
Не цялата енергия, консумирана от живия организъм, се трансформира в топлина, съобщават изследователите.
Една част се използва по време на процеса на клетъчно делене, друга част за синтезиране на протеини, поддържане на тялото и подпомагане на неговото функциониране.
Ако цялата енергия се трансформира в топлина, консумацията на енергия би била равна на мощност 2/3, но в този случай това би бил прост нагревателен механизъм, като радиатор, а не жив организъм.
От друга страна, ако цялата енергия се изразходва ефективно, консумацията ще бъде право пропорционална на броя на клетките, т.е. на масата, но част от енергията се губи от тялото чрез нагряване.
В случай на живи организми двете крайности са в равновесие: претеглената сума на двата компонента, едната е пряко пропорционална на масата M, а другата е пряко пропорционална на масата M при мощност 2/3.
По-конкретно, основният метаболизъм В варира в зависимост от сумата на телесната маса и телесната маса на 2/3, което обяснява разликите в основния метаболизъм между бозайници и други живи организми.