۵ حیوانی که رنگ خونشان قرمز نیست!

خون قرمز است، درست است؟ در بیشتر موارد بله. اما حیواناتی در طبیعت وجود دارند که رنگ خون آن ها متفاوت است؛ مثلاً هشت پاها (اختاپوس ها) که خونی به رنگ آبی دارند.

رنگ قرمز واکنش های شدیدی را در انسان برمی انگیزد. در سراسر جهان، این رنگ با اختلاف زیاد بیشترین کاربرد را در پرچم کشورها دارد. قرمز می تواند اعتمادبه نفس را به شدت افزایش دهد: محققان دریافته اند که پوشیدن لباس های قرمز رنگ باعث می شود افراد احساس جذابیت بیشتری کنند. از سوی دیگر، طبق یک مطالعه در سال ۲۰۱۳، نگاه کردن به اشیاء قرمز ممکن است باعث شود که ما درد را با شدت بیشتری تجربه کنیم. به هر حال، هر چیزی معایب و مزایای خودش را دارد!

شاید اگر قرمز رنگ خون انسان نبود، مغز ما تا این حد با دیدن آن تحریک نمی شد. در این زمینه، انسان خردمند (Homo sapiens) اصلاً منحصربه فرد نیست. از گرگ های خاکستری گرفته تا کوسه های ببری، بیشتر حیوانات مهره دار خونی سرخ رنگ در رگ هایشان جریان دارد. این رنگین مایه توسط «هموگلوبین» (Hemoglobin) تولید می شود؛ پروتئینی که به خون ما در توزیع اکسیژن کمک می کند.

احتمالاً در دوران مدرسه یاد گرفته اید که خون حاوی سه نوع سلول است. گلبول های سفید (یا لکوسیت ها) به ما کمک می کنند تا با ویروس ها، باکتری های مضر و سایر عوامل بیماری زا مبارزه کنیم. سپس پلاکت ها را داریم؛ متخصصان کنترل آسیب که به خون اجازه لخته شدن می دهند. و در آخر، گلبول های قرمز هستند که هدف اصلی آن ها در زندگی، حمل اکسیژن به سراسر بدن است (اگرچه آن ها دی اکسید کربن را نیز به ریه ها می برند تا با بازدم از بدن خارج شود).

هموگلوبین به گلبول های قرمز اجازه می دهد تا هر دو وظیفه را انجام دهند. این پروتئین که جزء اصلی گلبول های قرمز است، به اکسیژن و دی اکسید کربن متصل می شود. هموگلوبین تا حدی از اتم های آهن تشکیل شده است که به این پروتئین – و در نتیجه به گلبول های قرمز ما – ظاهری سرخ رنگ می بخشد. از آنجا که تعداد گلبول های قرمز بسیار بیشتر از پلاکت ها و گلبول های سفید است، خون انسان کلاً به رنگ قرمز دیده می شود.

اما این مایع حیاتی در یک طیف رنگی گسترده وجود دارد. انتخاب طبیعی در روند تکامل، بی مهرگانی با خون آبی، خزندگانی با خون سبز و ماهی هایی با مایعات شفاف در رگ هایشان به وجود آورده است. در ادامه این مقاله از هانی زیور، با برخی از این موجودات عجیب و شگفت انگیز آشنا می شویم.

1: سقنقورهای خون سبز گینه نو (New Guinea’s Green-blooded Skinks)

خزنده شناسان نمی دانند چرا گروهی از خزندگان کوچک گرمسیری به خون سبز نیاز دارند، اما جستجو برای یافتن پاسخ این سوال اخیراً مسیر غیرمنتظره ای به خود گرفته است.

گینه نو زیستگاه چندین گونه مارمولک از خانواده سقنقورها (Skinks) با خونی به رنگ سبز لیمویی است (در نتیجه، زبان، ماهیچه ها و استخوان های آن ها نیز در طیف های مختلفی از رنگ سبز هستند).

این خزندگان نیز مانند انسان ها، گلبول های قرمز غنی از هموگلوبین دارند. چنین سلول هایی تا ابد زنده نمی مانند و هنگامی که تجزیه می شوند (هم در بدن ما و هم در بدن مارمولک ها)، یک ماده زائد با رنگدانه سبز به نام «بیلی وردین» (Biliverdin) تولید می شود. بیشتر مهره داران این ماده را از سیستم گردش خون خود فیلتر و دفع می کنند. برای آن ها، بیلی وردین اضافی می تواند به سلول ها، نورون ها و DNA آسیب برساند.

با این حال، سطح بیلی وردین در رگ های این مارمولک ها به قدری بالاست که اگر در بدن انسان بود، باعث مرگ او می شد. علاوه بر این، غلظت این رنگدانه به قدری زیاد است که بر رنگ سرخ هموگلوبین غلبه کرده و رنگ خون آن ها را سبز نشان می دهد.

در ۱۶ می ۲۰۱۸، مقاله ای در این باره در ژورنال Science Advances منتشر شد. دانشمندان یک بررسی ژنتیکی روی ۵۱ سقنقور مختلف در استرالیا، آسیا و جزایر بین آن ها انجام دادند که در آن شش گونه از مارمولک های خون سبز گینه نو تجزیه و تحلیل شدند. مشخص شد که این خزندگانِ سرشار از بیلی وردین، ارتباط خویشاوندی نزدیکی با هم ندارند. در تئوری، آن ها ویژگیِ خون سبز بودن را به طور مستقل از هم تکامل داده اند و جالب اینکه تک تک آن ها از اجدادی با خون قرمز نشأت گرفته اند.

چنین ویژگی غیرمعمولی اگر نوعی فایده به همراه نداشت، شش بار به طور مجزا در مسیر فرگشت تکرار نمی شد. اما دانشمندان هنوز مزیت داشتن خون سبز را دقیقاً شناسایی نکرده اند. شکارچیانی که این مارمولک ها را می خورند بیمار نمی شوند و این مارمولک ها نسبت به پسرعموهای بدون بیلی وردین خود، توانایی استتار بهتری هم ندارند. این احتمال وجود دارد که این خونِ خاص به اجداد آن ها در از بین بردن انگل ها کمک کرده باشد، اما برای تایید یا رد این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز است.

جالب است بدانید که در بدن انسان، وقتی قسمتی از بدن به شدت ضربه می خورد و کبود می شود، در مراحل پایانی بهبودی، رنگ کبودی زیر پوست به رنگ زرد و سبز متمایل می شود. این تغییر رنگ دقیقاً به دلیل تجزیه هموگلوبین خونِ لخته شده و تولید همان ماده «بیلی وردین» است که در خون این مارمولک ها به صورت دائمی جریان دارد!

2: ماهی یخی تمساحی (Crocodile Icefish)

ماهی های یخی تمساحی (که تاکنون ۱۶ گونه از آن ها شناسایی شده است) به خاطر پوزه های بلند و دندان دارشان به این نام شناخته می شوند و در آب های اقیانوسی اطراف قطب جنوب زندگی می کنند. این موجوداتِ افراط دوست (Extremophiles) برای رشد و بقا در شرایطی ساخته شده اند که بیشتر مهره داران دیگر را از پای درمی آورد. ماهی های یخی تمساحی در بخش های به شدت سرد دریا حضور دارند، جایی که دمای آب می تواند تا ۲۸.۵ درجه فارنهایت (۱.۹- درجه سانتی گراد) افت کند؛ یعنی حتی پایین تر از نقطه انجماد آب شیرین!

در آب های فوق العاده سرد، گلبول های قرمز به یک نقطه ضعف تبدیل می شوند. خونی که درصد بالایی از این سلول ها را داشته باشد، وقتی دمای محیط بیرون خیلی پایین می آید، به شدت غلیظ شده و پمپاژ آن در بدن سخت می شود. به همین دلیل است که ماهی های ساکن آب های سرد، نسبت به همتایان خود در آب های گرم، گلبول های قرمز کمتری دارند.

ماهی یخی تمساحی این ویژگی را به افراطی ترین حد ممکن رسانده است. برخلاف تمام گونه های شناخته شده از حیوانات استخوان دار، آن ها در بدن خود اصلاً هیچ گلبول قرمز – یا هموگلوبینی – ندارند. این واقعاً حیرت انگیز است!

شاید با خود فکر کنید: “صبر کن ببینم. بدون هموگلوبین یا گلبول قرمز، این ماهی ها چطور اکسیژن را در بدن خود به گردش درمی آورند؟” آن ها برای انجام این کار از خود اقیانوس کمک می گیرند. آب سرد به طور طبیعی بسیار غنی تر از آب گرم از نظر میزان اکسیژنِ قابل استفاده است. ماهی یخی تمساحی بخشی از این اکسیژن را مستقیماً از طریق پوست از اقیانوس جذب کرده و به جریان خون خود می فرستد.

خونِ این ماهی یک مایع کاملاً بی رنگ و شفاف است؛ واقعیتی که در سال ۱۹۲۸ هنگام کالبدشکافی یکی از این ماهی ها، کاشف آن ها یعنی زیست شناس «دیتلف روستاد» را شگفت زده کرد. اکسیژن در آب سرد به قدری فراوان است که پس از جذب، برای جابه جایی نیازی به سوار شدن روی گلبول های قرمز ندارد و در عوض، در پلاسمای فاقد هموگلوبین ماهی شناور شده و حرکت می کند.

3: هشت پاها (Octopuses)

هموگلوبین یک عنصر کلیدی در سیستم گردش خون تقریباً تمامی مهره داران است. با این حال، بسیاری از موجودات بی مهره از یک پروتئین جایگزین استفاده می کنند: «هموسیانین» (Hemocyanin).

هر دو پروتئین قادر به اتصال و انتقال اکسیژن هستند. اما در حالی که هموگلوبین حاوی اتم های آهن است، هموسیانین در ساختار خود «مس» دارد. در نتیجه، خونی که حاوی این پروتئین باشد از لحاظ ظاهری تفاوت چشمگیری با خون انسان پیدا می کند. وقتی خونِ غنی از هموسیانین اکسیژن دار می شود، وجود مس، رنگ آن را به «آبی» تغییر می دهد.

فهرست بی مهرگانی که به جای هموگلوبین به هموسیانین متکی هستند، فهرست بلندی است. سخت پوستان، درست مانند عنکبوت ها و عقرب ها، از این پروتئین در جریان خون خود استفاده می کنند. این لیست همچنین شامل نرم تنان خاصی مانند نابغه های چندپای محبوب ما یعنی هشت پاها (اختاپوس ها) می شود. بله، هشت پاها خونی مایل به آبی دارند. و برای عجیب تر شدن ماجرا، آن ها دارای «سه قلب» هستند تا بتوانند این مایع را در بدنشان پمپاژ کنند!

در محیط های کم اکسیژن در اعماق دریا، هموسیانین در حمل اکسیژن در رگ ها، بسیار بهتر از هموگلوبین عمل می کند. اختاپوس ها از این پروتئینِ حاوی مس استفاده می کنند تا در آب های عمیق، بسیار سرد و کاملاً فاقد اکسیژنِ کافی زنده بمانند. علاوه بر این، هموسیانین به این موجودات کمک می کند تا میزان نمک خون خود را تنظیم کنند تا با میزان شوری آبی که در آن شنا می کنند مطابقت داشته باشد.

البته این سیستم نقطه ضعف هایی هم دارد. هشت پاها در سازگاری با نوسانات اسیدیته آب با مشکل مواجه می شوند. تحقیقات نشان داده است که حتی یک تغییر کوچک در سطح pH محیط می تواند توانایی هموسیانین را برای اتصال به اکسیژن تضعیف کند و پیامدهای چنین اتفاقی برای آن ها می تواند کشنده باشد.

4: خرچنگ های نعل اسبی (Horseshoe Crabs)

بشریت دین بزرگی به خرچنگ های نعل اسبی دارد. این بی مهرگان دریایی کاملاً ناآگاهانه، به متحدان اصلی ما در مبارزه بی پایان با بیماری ها تبدیل شده اند و همه این ها به لطف خون شگفت انگیز آن هاست. با وجود نام رایج و گمراه کننده شان، خرچنگ های نعل اسبی در واقع «خرچنگ» نیستند؛ آن ها از نظر بیولوژیکی بیشتر به عنکبوت ها شباهت دارند و درست مانند عنکبوتیان، دارای خون آبیِ سرشار از هموسیانین هستند.

اما چیز ارزشمند دیگری هم در خون آن ها وجود دارد. خرچنگ های نعل اسبی گلبول سفید ندارند؛ نقصانی که منطقاً باید آن ها را در برابر انواع مختلف باکتری ها و ویروس های مرگبار در اقیانوس آسیب پذیر کند. اما جای نگرانی نیست: فرگشت راه بی نظیر دیگری برای مبارزه با میکروارگانیسم های بیماری زا در اختیار این موجودات سخت پوست قرار داده است.

خرچنگ های نعل اسبی سلول های متحرکی در داخل خون خود دارند که به آن ها «آمیبوسیت» (Amoebocytes) می گویند. وقتی یکی از این سلول ها یک باکتری را پیدا می کند، فوراً ژلی ترشح می کند که در کسری از ثانیه منعقد شده و دورِ باکتریِ مزاحم را محاصره می کند. این ماده که برای دانشمندان با نام «کواگولوژن» (Coagulogen) شناخته می شود، از پخش شدن باکتری ها و عفونت در بدن حیوان جلوگیری می کند.

برای جامعه پزشکی، این یک معجزه و موهبت الهی است. امروزه طبق قوانین بهداشت جهانی و ایالات متحده، تمام داروها، سرم های داخل وریدی و واکسن ها باید از تست آلودگی که با استفاده از خون خرچنگ نعل اسبی انجام می شود، عبور کنند. در این آزمایش، نمونه ای از داروی ساخته شده با خون لاجوردی این بی مهره مخلوط می شود؛ اگر در عرض ۴۵ دقیقه لخته های ژله ای ظاهر شوند، محققان متوجه می شوند که دارو حاوی باکتری (احتمالاً کشنده) است و هنوز برای تزریق به انسان آماده نیست. برای تامین این نیاز مهم پزشکی، آزمایشگاه ها این خرچنگ ها را صید کرده، مقداری از خون آن ها را می گیرند و خرچنگ هایی را که زنده می مانند دوباره در اقیانوس رها می کنند.

اهمیت خون آبی این موجودات به قدری بالاست که هر لیتر از آن در بازارهای جهانی تا ۱۵,۰۰۰ دلار قیمت دارد. در دوران همه گیری کووید-۱۹، برای اطمینان از استریل و بی خطر بودن میلیاردها دوز واکسن تولید شده در سراسر جهان، از عصاره خون همین خرچنگ های نعل اسبی استفاده شد. در واقع، جان انسان های بی شماری روی کره زمین به این موجودات باستانی گره خورده است.

5: بازوپایان (Brachiopods)

علاقه مندان به فسیل ها این موجودات را به خوبی می شناسند. بازوپایان حیوانات دریایی هستند که در ظاهر به صدف ها شباهت دارند. هر کدام از آن ها دو پوسته (یا دریچه) متصل به هم دارند: یکی در زیر و دیگری روی حیوان قرار می گیرد. این موجودات که در انواع زیستگاه های دریایی زندگی می کنند، ذرات ریز غذا را از آب فیلتر می کنند. اگرچه امروزه بیش از ۳۰۰ گونه زنده از آن ها وجود دارد، اما بیشتر مردم بازوپایان را متعلق به دوران ماقبل تاریخ می دانند، زیرا در سوابق فسیلی بسیار پرتعداد و شناخته شده هستند.

بازوپایانِ امروزی برای حمل اکسیژن در خون خود، نه به هموگلوبین وابسته هستند و نه به هموسیانین. این وظیفه بر عهده پروتئین رنگدانه دار دیگری به نام «همریترین» (Hemerythrin) است. همریترین نیز مانند هموگلوبین حاوی اتم های آهن است، اما با آرایشی کاملاً متفاوت. همریترین باعث می شود خونِ بدون اکسیژن بی رنگ یا زرد کمرنگ به نظر برسد. با این حال، به محض اینکه خون شروع به دریافت اکسیژن می کند، به رنگ بنفش تا صورتی درمی آید!

شما می توانید این نوع خون صورتی/بنفش را در کرم های دریایی سیپونکولا (Sipuncula) نیز مشاهده کنید. این موجودات که به دلیل ظاهر بندبندشان به «کرم های بادام زمینی» ملقب شده اند، در زیر شن، گل ولای، شکاف سنگ ها و صدف های خالی زندگی می کنند.

البته سایر کرم های اقیانوسی نیز شگفتی های خاص خود را دارند. اگر یک غواص کرم پرتار (Polychaete) زنده ای را در حال حرکت در میان امواج ببیند، ممکن است آن را با یک گَردگیرِ پَریِ زنده اشتباه بگیرد! بیشتر این کرم ها پوشیده از موها و شاخک هایی هستند که عملکردشان از گونه ای به گونه دیگر متفاوت است. برخی از آن ها خون قرمز دارند، اما برخی دیگر دارای خون سبز هستند. گروه دوم به جای هموگلوبین از پروتئینی به نام «کلروکرورین» (Chlorocruorin) برای انتقال اکسیژن استفاده می کنند که رنگ سبزِ جذابی دارد. ظاهراً آن مارمولک های گینه نو در دنیای حیوانات خون سبز تنها نیستند.

نتیجه گیری

دنیای شگفت انگیز زیست شناسی ثابت می کند که رنگ قرمز، تنها رنگِ حیات نیست. از خون آبی رنگ هشت پاها و خرچنگ های نعل اسبی که جان میلیون ها انسان را در صنایع داروسازی نجات می دهند، تا خون سبز مارمولک های گینه نو و خون بی رنگ ماهی های قطبی، همگی نشان دهنده قدرت بی نظیر تکامل برای سازگاری با شرایط سخت محیطی هستند. شناخت سیستم های خونی متفاوت در حیوانات نه تنها به درک بهتر ما از تنوع زیستی کمک می کند، بلکه راه را برای کشف داروها و نوآوری های حیاتی در زندگی بشر هموار می سازد. به نظر شما کدام یک از این سیستم های خونی عجیب تر و جالب تر بود؟ نظرات خود را با ما و سایر خوانندگان «هانی زیور» به اشتراک بگذارید.