Morgunblaðið - 02.11.1986, Blaðsíða 45

MORGUNBLAÐIÐ, SUNNUDAGUR 2. NÓVEMBER 1986
45
Klukkustundir
Sólarhringfs-lífklukka atferlis hvítra músa á tilraunastofu: (A) Atferlismynstur músar við stutta birtu
(12 klukkustundir af sólarhring). (B) Atferlismynstur músar við langvarandi birtu (16 klukkustundir
af sólarhring). (C) Atferlismynstur músar við stöðugt myrkur. (D) Atferlismynstur músar við stöðuga
birtu. Atferli er skráð sem snúningar hjóls í búri músarinnar. Svörtu blettirnir gefa til kynna hversu
lengi hjólið var notað í einu og hvenær sólarhrings það var.
leiti. Og ekki vantar að mínum dómi
kenningar um lífeðlisfræði hvala,
sem vert og þarft væri að rann-
saka. Ég hef farið upp í Hvalfjörð
og kynnt mér rannsóknimar þar
og ég verð að segja, að margt kom
mér þar skemmtilega á óvart.“
„Iowa-sendirinn“
Dr. Folk hefur stuðst við svo-
nefndan „Iowa-sendi“ eins og fyrr
greinir, en hann sendir frá sér merki
um líkamshita og hjartsláttartíðni.
Með sendi þessum er unnt að gera
eftirfarandi:
1. Kveða upp úr með það hvort
viðkomandi spendýr vakni til lífsins
um nætur eða að degi til.
2. Mæla dægursveiflu atferlis og
ýmissa lífeðlisfræðilegra ferla.
3. Mæla nákvæmni sólarhrings-
lífklukkunnar (sjá síðar).
4. Skrá grunnhjartsláttartíðni í
hvíld hjá spendýri sem getur at-
hafnað sig frjálst í náttúrunni og
er ekki undir álagi athugana á rann-
sóknarstofu.
5. Kanna lífeðlisfræði hjartavöð-
vans - athuga t.d. hvaða dýrateg-
undir tvöfalda (eða jafnvel þrefalda)
hvíldarhjartsláttinn við hlaup eða
fæðunám.
6. Bera saman hjartarafrit spen-
dýra.
7. Kanna virkni dýra í stöðugu
myrkri, þar sem ekki er unnt að
beita annarri tækni.
8. Meta hvíldarástand spendýrs,
sem lagst hefur í dvala.
9. Meta efnaskiptahraða dýrs út
frá hjartsláttartíðninni.
10. Bera líkamshitastig saman
við hjartsláttartíðnina.
11. Bera saman heilarafrit spen-
dýra (EEG; electroencephalogram -
oft nefnt heilalínurit).
Því má skjóta hér inn í að út-
varps-fjamámi hefur verið beitt á
sjúklinga og má nefna mat á ár-
angri endurhæfingar hjartasjúkl-
inga.
ígræðsla í kviðarhol
Dr. Folk birti ásamt samstarfs-
manni sínum Essler árið 1960 grein
um „Iowa-sendinn“, en þá þegar
höfðu ýmsir fræðimenn gert til-
raunir með ýmsar gerðir útvarps-
senda. Hins vegar má segja, að
þeir félagar hafi orðið hvað fyrstir
til að beina notkun útvarpssenda
inn á braut skráningar lífeðlis-
fræðilegra upplýsinga án vitundar
tilraunadýrs. Fyrst í stað vom
sendamir utan á tilraunadýmnum,
en fljótt fór áhugi manna að bein-
ast að kviðarholi dýranna. ígerðir
hafa viljað skjóta upp kollinum, ef
sendum hefur verið komið fýrir
undir húð. Þetta hefur hins vegar
ekki verið raunin með ígræðslu í
kviðarhol og hafa sendar tollað á
réttum stað (þeir em saumaðir við
framhluta kviðveggjar) og sent góð
merki gegnum líkamsveggi viðkom-
andi tilraunadýrs án þess að tmfla
líkamsstarfíð. Sendamir geta sent
merki gegnum kjöt, en tvöfalt lag
af álpappír þarf til að kæfa þau.
Dr. Folk og samstarfsmenn hans
hafa fengið nákvæmar niðurstöður
með því að nota kviðarhol dýra, en
þó hefur það ótrúlega gerst þríveg-
is, að sendar hafa flust gegnum
líkamsvegg tveggja apa og bjamar
út á yfirborð dýranna. Vefimir
grém þá saman í kjölfar ferðar
sendanna úr kviðarholi út á yfir-
borðið. Hins vegar hefur stundum
orðið nokkur bandvefsmyndun um
sendana í kviðarholi, en þó ekki
þannig, að óþægindi hlytust af -
hvorki fyrir visindamennina né dýr-
in sjálf.
Fyrst í stað sætti það nokkurri
gagnrýni, að „Iowa-sendir“ dr.
Folks og samstarfsmanna hans
mældi hjartsláttartíðni samhliða
líkamshita (mikilvægi hins síðara
var lítt umdeilt). Væri ekki nauð-
synlegt að mæla slagrúmmál (það
blóðmagn, sem hjartað dælir frá sér
við hvem slátt/samdrátt) og blóð-
þiýsting samhliða hjartsláttartíðni?
Gæti ekki slagrúmmál breyst án
þess að breytinga yrði vart í
tíðninni? Rushmer sýndi fram á það
árið 1970, að sú væri ekki raunin.
Slagrúmmál breytist litið, jafnvel
við íþróttaiðkun manna. Þvi þótti
notagildi „Iowa-sendisins“ óvé-
fengjanlegt.
Fyrirkomulag rannsókna á
lífklukkum
Dr. Folk og samstarfsmenn hans
hönnuðu „Iowa-sendinn“ með það
markmið fyrir augum, að skrá
lífeðlisfræðilegar stærðir, sem unnt
væri að bera saman við atferlisat-
huganir spendýra á tímabili, sem
er nógu langt til lýsingar sólar-
hrings-lífklukkunnar (sjá síðar). Þá
skyldi samanburður gerður milli
árstíma. Mikilvægt er að fylgjast
náið með og skrá atferli dýranna
meðan á rannsóknum stendur, t.d.
með sjónvarpsupptökuvél. Vísinda-
mennimir töldu bestar niðurstöður
fást með skráningu líkamshita og
hjartsláttartíðni með 15 eða 30
Bijóstmynd þessi af dr. Vilhjálmi
Stefánssyni var afhjúpuð í ríkis-
háskólanum i Iowa árið 1980.
Hún er úr bronsi og gerð af
kanadiska myndhöggvaranum
Emanuel Otto Hahn.
mínútna millibili daglega í mánuð,
fjórum sinnum á ári. Hins vegar
var einnig unnt að reyna mælingar
í tíu daga mánaðarlega, tólf mán-
uði ársins. Nú er algengast að skrá
boð frá sendum í hálfa mínútu á
hálftíma fresti í mánuð.
í lítilli rás eins og „Iowa-sendi“
með miðlungsstórri rafhlöðu er ekki
bæði unnt að senda merki yfir langa
vegalengd (s.s. 50 m) og láta raf-
hlöðuna endast nokkuð að ráði.
Sendirinn getur verið nokkuð þung-
ur, eða allt frá 8 g til 100 g. Dr.
Folk fómaði vegalengdinni fyrir
varanleika rafhlöðunnar. Niður-
staðan varð því sú að rannsóknir
vinnuhóps Folks fóm fram á svæði
sem var 25 m á hvem kant - umluk-
ið loftneti til móttöku merkja frá
útvarpssendunum inni í dýmnum.
í skóglendi var þó unnt að koma
loftnetum fyrir víðs vegar um svæð-
ið og kveikja á þeim til skiptis.
Meðalævilengd hverrar rafhlöðu var
innan við 18 mánuðir.
Sú spuming hlýtur að vakna,
hver áhrif ígræðsla útvarpssendis í
kviðarhol dýrs hefur á dýrið sjálft.
Kviðveggur spendýra hlýtur að vera
nokkuð sterkbyggður þegar litið er
til þess að 300 g kvendýr þarf að
bera 67 g ungviði í móðurkviði við
meðgöngu (sendar em oftast 8-20
g). Þetta hefur einnig sýnt sig.
Hundur, sem grætt hefur verið í
20 g þungur útvarpssendir, sýnir
engin merki um óþægindi daginn
eftir skurðaðgerðina. Þessi er raun-
in við athuganir dr. Folks og hefur
vísindahópurinn aldrei orðið vitni
að öðm en því, að sendamir valdi
dýmnum alls engum óþægindum á
nokkurn hátt. Ekkert dýranna hef-
ur nokkm sinni veitt saumnum á
kviðvegg athygli hvað þá reynt að
klóra í skurðinn. Kanínur hafa
gengið með unga samhliða allt að
80 g þungum sendum í kviðarholi
og ungamir verið síðan á spena.
Reynsla dr. Folks og samstarfs-
manna hans er því sú, að tilrauna-
dýrin hafi aldrei vitað af ígræddum
útvarpssendum og þeir aldrei valdið
þeim nokkmm óþægindum - nema
hvað snertir þau undantekningartil-
felli, sem þegar hafa verið nefnd,
er líkaminn hafnaði tækjunum og
flutti þau gegnum kviðvegginn út
á yfírborð líkama þriggja dýra.
Dýr elt
„Iowa-sendirinn“ var ekki hann-
aður af dr. Folk og samstarfsmönn-
um hans til að elta dýr (tækni sem
nefnist „tracking"), enda þótt send-
um sé einnig beitt í þeim tilfellum.
Hins vegar má nota sendi dr. Folks
til þess ama með því að koma fyrir
loftnetum í skóglendi, sem ná yfir
svæði, sem em 25 m á hveija hlið.
Forsenda þessa er sú, að hver út-
varpssendir sendir út merki með
ákveðinni tíðni, sem er frábmgðin
tíðni annarra senda í öðmm dýmm
(afleiðing þessa er aðgreining dýra).
Víkjum aðeins að þeirri tækni,
sem notuð er við að elta dýr („track-
ing“), áður en lengra er haldið
umræðunni um útvarps-íjamámið.
Margir vísindamenn (s.s. vist-
fræðingar) hafa áhuga á því, að
vita hversu stórt landsvæði er nauð-
synlegt dýri af ákveðinni tegund
og um leið hvort dýrið getur lifað
af loftslag eyðimerkur eða kulda
mikils vetrar. Þessa þætti er unnt
að kanna með tækni þeirri, er nefna
mætti útvarps-eftirför („radio-
tracking"). Margir vísindamenn
hafa átt þátt í að þróa þessa að-
ferð, en hún veitir engar lífeðlis-
fræðilegar upplýsingar eins og
útvarps-fjamámið. Storm sýndi
fram á með þessari tækni, að refír
þyrftu að hafa aðgang að svæði,
sem væri a.m.k. 3,2 sinnum 2,4 km
á kant þar sem þeir notuðu sjaldn-
ast sama náttstaðinn oftar en einu
sinni. Craighead-hjónin sýndu fram
á það 1966, að bimir í Yellowstone-
þjóðgarðinum þyrftu að hafa yfir
að ráða allt frá 16 til 250 ferkíló-
metrum. Hjón þessi hófu síðar
(1971) að elta og safna upplýsing-
um um bimi og elgi með aðstoð
gervihnattar, en lífeðlisfræðilegar
upplýsingar hafa ekki enn verið
skráðar um gervihnött. Kostnaður
við afnot af gervihnetti er mikill.
Ofangreind tækni byggir á litlum
útvarpssendum á eða í viðkomandi
dýmm eins og útvarjis-fjamámið,
en sendamir senda útvarpsbylgjur,
sem síðan em numdar af loftnetum
útvarps vísindamannsins. Merkin
hafa hins vegar engu greiningar-
hlutverki að gegna, þar sem þau
em ekki nýtt til að selflytja lífeðlis-
fræðilegar upplýsingar eins og
útvarps-íjamámið.
Víkjum að nýju að útvarps-
fjamáminu.
Leggjast bimir
I dvala?
Margir vísindamenn hafa einnig
áhuga á því að vita, hvemig dýr
lifa af loftslag eyðimerkur eða
kulda mikils vetrar (þ.e. hvaða
lífeðlisfræðilegir eiginleikar ráða
þar mestu). Hér kemur útvarps-
fjamám dr. Folks og félaga hans
til skjalanna, því „Iowa-sendirinn“
hefur reynst best til skráningar
lífeðlisfræðilegra upplýsinga frá
dýmm sem em stór og erfið viður-
eignar. Má nefna spendýr eins og
bimi, úlfa, jarfa og múrmeldýr. Dr.
Folk og samstarfsmenn hans hafa
um árabil skráð líkamshitastig,
hjartsláttartíðni og hjartarafrit
þriggja bjamartegunda (svart-
bjama, grábjama og ísbjama).
Rafhlöður „Iowa-sendisins“ hafa
dugað í allt að 18 mánuði. Tækni
þessi leiddi til þess, að dr. Folk og
vinnuhópur hans gat svarað þeirrn
áleitnu spumingu hvort bimir legð-
ust raunvemlega í dvala að vetrin-
um (Folk, 1967 og 1970).
Nokkrir svartbimir hafa verið
skotnir í hýði sínu - en líkamshiti
þeirra, 35 gráður á celsíus, var
langtum hærri en sá líkamshiti, sem
mældur hefur verið í litlum spendýr-
um í dvala. Jarðíkomi getur lækkað
líkamshita sinn úr 40 gráðum allt
niður í 5 við dvala um hávetur.
Bimimir virtust hins vegar aðeins
lækka líkamshita sinn um 6 gráð-
ur. Þetta gat bent til þess að ekki
væri um eiginlegan dvala að ræða.
Rannsóknir dr. Folks sýndu að allar
þijár tegundir bjama lögðust í dvala
seint að hausti. Bimimir hættu að
éta og drekka og lögðust í hýðið
með höfuðið nærri rófunni. Þeir
héldu kyrm fyrir í þessari stöðu í
allt að mánuð í einu, en í Alaska-ríki
geta þeir víst legið hreyfingarlausir
í allt að sjö mánuði samfleytt (okt-
óberbjnjun til aprílloka). Bimimir
neyta hvorki vatns né matar meðan
á dvala stendur og losa engin úr-
gangsefni. Spumingin var nú sú
hvort líkamshiti og hjartsláttartíðni
bjama í dvala lækkaði jafnmikið
og hjá litlum spendýmm (hjartslátt-
ur jarðíkoma í dvala getur fallið
úr 300 slögum á mínútu niður í 6
slög á sama tíma).
Utvarpssendirinn gaf svarið.
Sendar sýna dvala
Skráning hjartarafrits (ECG;
electrocardiogram - oft nefnt
hjartalínurit) með „Iowa-sendi“
hefur sýnt, að lögun rafrita margra
dýrategunda er líkt rafriti manns-
íns, en um 30 tegundir dýra hafa
gengið með þessa gerð útvarps-
senda. Það fást þrir toppar eða
„takkar", sem nefndir em P, QRS
og T og birtast í þessari röð. At-
hygli dr. Folks beindist einkum að
T-takkanum, en hann virðist tengd-
ur slökun hjartavöðvans að aflokn-
um samdrætti hans (hinir tveir em
tengdir samdrættinum). Rannsókn-
ir dr. Folks hafa sýnt að T-takkinn
fæst strax á eftir QRS-toppnum hjá
dýmm er leggjast í dvala. Slökun
hjartans er því hröð. Þetta gildir
hins vegar ekki að því er virðist
um dýr er leggjast ekki í dvala. Þar
er T-takkinn mitt á milli QRS-
toppsins og næsta P-takka. Því
virðist liggja á slökun hjartans hjá
)eim fyrmefndu. I samræmi við
jessa niðurstöðu sína og aðrar at-
huganir telur dr. Folk bimi leggjast
í dvala.
Þá komst dr. Folk að því að
líkamshiti virðist vera hinn sami og
hjá bjömum er deyddir vom í hýði
sínu. Hitastigslækkunin nam um 6
gráðum á celsíus. Ef bjöm reyndist
hafa hjartsláttartíðnina 40 slög á
mínútu að næturlagi við upphaf
dvalans þá hélt hann þeirri tíðni
fyrstu vikuna í hýðinu. Síðan varð
tíðnin 30 slög á mínútu vikuna þar
á eftir og lækkaði síðan enn frekar
niður í 20 slög á mínútu þriðju vik--
una. I fjórðu vikunni yrði tíðnin um
10 slög á mínútu. Stæði dvalinn
lengur, þá var tíðnin oft skráð sem
8 slög á mínútu.
Samfara efnaskiptum fmmna
bjamdýranna, sem lögst vom í
dvala og dr. Folk rannsakaði, mynd-
ast nægilegur hiti til viðhalds
eðlilegum líkamshita að sumrinu.
Lækkun líkamshita var því ekki að
rekja beint til þessa. Hins vegar
hefur dýrið talsverða stjóm á
hjartslætti sínum og hér kom lausiP
in: bimimir hægja hægt og sígandi
á starfí hjarta- og blóðrásarkerfis
eins og fyrr segir - nokkuð sem
leiðir til minnkunar efnaskiptanna
og þá um leið falls Kkamshita.
Grábjörninn og
forðafitan
Til fróðleiks má skjóta því hér
inn að mörg dýr treysta á fituforða
sinn sem uppsprettu orku meðan á
dvala stendur (og auðvitað við aðr-
ar miskreflandi aðstasður
skemmtilegt dæmi er úlfaldinn, en
hann fær nægt vatn við bmna fítu
í hnúð dýrsins til að geta ferðast
vatnslaus dögum saman um eyði-
merkumar). Grábjöminn nýtir sér
fítuforðann dyggilega meðan á
dvala stendur. Nefnt hefur verið
hversu lítt líkamshiti dýrsins breyt-
ist, en dýrið eyðir um 6.000 hitaein-
ingum (kcal) á dag meðan það er
í dvala. Grábjöminn er strax reiðu-
búinn til að veija sig ef hann er
óvart vakinn úr dvalanum.
Rannsóknir hafa sýnt að grá-
bjöminn brennir einungis forðafitu
sinni til orkumyndunar meðan á
dvala stendur. Við bmna (sammna
við súrefni) fítunnar losnar nægileg
orka til viðhalds líkamshita, fram-
leiðslu amínósýma (byggingarein-
inga próteina) og próteina
(eggjahvítuefna) og annarra orku-
kræfra ferla. Við bmnann losnar
einnig mikið magn vatns, sem kem-
ur í stað þess vatns, sem dýrið
missir í útöndunarlofti. Þá myndast
svonefnt glýceról við niðurbrot
tríacýlglýceróls (forðafita bjamar-
ins er að langstærstum hluta
svonefnd tríacýlglýceról eða tríglýs-
eríð), en glýeeróli er breytt í
blóðsykur með ákveðnum efna-
hvörfum í lifrarfrumum bjamarins.
Þvagefni það, sem myndast við nið-
urbrot amínósýma er endumýtt til
myndunar nýrra amínósýma til við-
halds próteinum Ifkamans.
Bimir geta hlaðið utan á sig
geysilegu magni fitu við undirbún-
ing vetrardvalans. Fullorðinn
grábjöm étur sem svarar 9.000
hitaeiningum á dag síðla vors og
um sumar (fullorðinn maður, sem
vinnur skrifstofuvinnu, þarf sem