Miért kell egy gramm egérnek több energia, mint egy gramm elefántnak?

A testtömeg minden biológiai folyamatot és struktúrát befolyásol, gondoljunk csak az állatra leselkedő ragadozókra, a potenciális zsákmányra, az utódok számára, az elfogyasztott táplálék mennyiségére, a sejtekre. Különösen nagy szerepe van a hőmérséklethez való alkalmazkodásban, de a belső hőtermelésben is.

Több energia kell a kicsinek?

A kis állatok anyagcseréje aktívabb és alkalmazkodóbb, mint a nagy állatoké. Vagyis – noha egy egér kevesebbet eszik, mint egy elefánt – a működéséhez 1 gramm egér több energiát igényel, mint 1 gramm elefánt.

Ezek az anyagcsere-különbségek részben a testfelület és a testtérfogat arányaiból adódó differenciának tudhatók be. Mivel a felület kevésbé gyorsan fejlődik, mint a testtérfogat, ez kis fajoknál nagy érintkezési felületet indukál a levegővel a térfogatukhoz képest. Ez nagy hőveszteséget eredményez, amit nagy anyagcsere-aktivitással kell kompenzálniuk.

Ezzel szemben a nagy emlősök felülettérfogat-aránya kisebb, így könnyebben tartják meg testhőjüket, és több energiát tudnak tárolni zsír formájában (például hideg sarki környezetben). Az anyagcsere-folyamatok középpontjában a sejtekben lévő mitokondriumok állnak, és energiában gazdag molekulákat termelnek (főleg adenozin-trifoszfátot, azaz ATP-t, ami a sejten belüli energiaátvitel legkisebb molekuláris egysége). Ezek biztosítják az összes sejtfunkció végrehajtását.

Az energia 40 százaléka raktározódik az ATP-ben, a többi hő formájában felszabadul. Ez hozzájárul a test felmelegedéséhez, különösen az endoterm (azaz belső anyagcseréjük révén hőt termelő) szervezetekben, mint például a madarak és az emlősök.

A nagy testű állatok sejtjei kevesebb oxigént fogyasztanak, mint a kisemlősöké, mert a sejtméret kisebb, kevesebb a mitokondrium, és aktivitásuk is gyengébb. Viszont mivel sem a sejtméret, sem a mitokondriumok száma nem változik a testtömeggel, az oxigénfogyasztás csökkenése csak az alacsonyabb mitokondriális aktivitással magyarázható.

Az anyagcsere is befigyel

Kutatók tizenkét emlősfajban, 6 grammostól 550 kilósig kimutatták, hogy az ATP a testtömeggel is összefüggésben van, de ez a függőség a metabolikus intenzitástól függ.

Minél nagyobb az állat, annál kevésbé aktívak a mitokondriumai, és annál hatékonyabbak, minél közelebb vannak az alap anyagcsere sebességéhez (ha az állat nyugalomban van). 

A kis állatok hőveszteségre hajlamosak méretük miatt, mitokondriumaik kedveznek a hőtermelésnek, amikor nyugalomban vannak, és kevés oxigént fogyasztanak, de az ATP-termelés hatékonyabb, ha az állat aktív és ezért sok oxigént fogyaszt.

De felvetődik a kérdés, hogy az a néhány apró emlős (cickány vagy törpe egér), amelyek súlya felnőttkorban nem haladja meg az 5-6 grammot és nagy az anyagcseréjük, hogy tudja állandó szinten tartani a testhőmérsékletét? 

(Borítókép: Harald Lange / ullstein bild / Getty Images)