Flagermus har pattedyrenes hurtigste muskler
Forskere fra Syddansk Universitet har fundet superhurtige muskler i flagermus. Det er de hurtigste muskler, der nogensinde er fundet i et pattedyr

En flagermus fanger et bytte i luften. Fangsten kan kun lade sig gøre, fordi flagermusen har super hurtige muskler. (Foto: Lasse Jakobsen & Coen Elemans)

Når flagermus jager, udsender de lyde, som sendes tilbage som ekko, når lyden rammer et objekt. På den måde danner flagermusen et akustisk billede af omgivelserne, som den kan navigere efter. Evnen til at jage insekter ved hjælp af lyd har etableret flagermusen som et formidabelt rovdyr på nattehimlen.

Nu har forskere fra Syddansk Universitet fundet frem til årsagen til, at flagermusen er en sindsygt god jæger. Superhurtige muskler i flagermusens strubehoved kan trække sig sammen 200 gange i sekundet, og hver gang udsender den en lyd. De super hurtige muskler i flagermusens strubehoved er de hurtigste muskler, der nogensinde er fundet i noget pattedyr.

Det opsigtsvækkende resultat er netop blevet offentliggjort i det meget velansete tidsskrift Science.

»Flagermusens superhurtige muskler er 100 gange hurtigere end de muskler, som mennesker bruger til at blinke med øjnene med.«

»Menneskets hurtigste muskel er dem, vi bruger til at bevæge selve øjnene med, og de er stadig 20 gange langsommere end musklerne i flagermusens strubehoved. Så hurtige er de,« forklarer lektor Coen Elemans fra Biologisk Institut på Syddansk Universitet, der har ledet forskningen.

Flagermus er ikke begrænset af deres ører

De opsigtsvækkende opdagelser i den nye danske forskning gør, at vi nu har et klart overblik over, hvor mange kald en flagermus kan afsende på et sekund, og hvor mange kald den kan høre på et sekund.

Fakta

Det sarcoplasmatiske retikulum (SR) er muskelcellernes calciumlager. SR består af en indviklet netværk af membraner, der danner et indelukke, som ikke er i direkte kontakt med resten af cellevæske. I SR sidder en masse pumper, der regulerer transporten af bl.a. calcium under muskelaktivitet.

Førhen troede forskere, at frekvensen på flagemusens kald var begrænset af deres ørers evne til at opfange de mange ekkoer pr. sekund.  Men det afviser forskerne nu, for faktisk kan flagermus opfange 400 ekkoer pr. sekund. Den begrænsende faktor er antallet af lyde, som flagermusens strubehoved kan sende af sted.

I laboratoriet placerede forskerne et insekt på en snor midt i et rum. Derefter lukkede de en flagermus ind i rummet og optog dens kalde-lyde med en masse mikrofoner placeret rundt om i lokalet. På den måde kunne forskerne hele tiden se, hvor i rummet flagermusen var og samtidig beregne den tid, det tog for lyden at bevæge sig fra flagermusen til insektet og tilbage igen.

På baggrund af forsøget med mikrofoner kunne forskerne fastslå, at flagermus er i stand til at opfange 400 ekkoer i sekundet.

Da forskerne skulle finde ud af, hvor hurtige flagermusens muskler egentligt er, aktiverede de individuelle muskler med elektriske impulser. Muskler var blevet fjernet fra flagermusene af, så de kunne testes i kontrollerede forsøg. Her blev det klart, at musklen ”kun” var i stand til at trække sig sammen 200 gange i sekundet, hvilket alligevel er det hurtigste, der nogensinde er set blandt pattedyr.

Flagermus er ikke de eneste dyr, der har superhurtige muskler

Selvom det er første gang, at der er fundet superhurtige muskler i et pattedyr, er der før fundet lignende muskler i andre dele af dyreriget.

Klapperslanger har superhurtige muskler i deres haler, som de benytter sig af, når de skal lave deres raslende lyd til skræk og advarsel. Paddefisk har også superhurtige muskler, som igangsættes, når den producerer lyd. Sågar duer og sangfugle har superhurtige muskler.

»Når vi nu finder super hurtigemuskler i flere forskellige dyrearter, der er forholdsvist fjernt beslægtede, må vi stille os selv spørgsmålet: Er de superhurtige muskler udviklet individuelt flere gange? Eller er de superhurtige muskler udviklet for mange millioner år siden og nedarvet i flere forskellige grene af dyrelivet?” reflekterer Coen Elemans.

Superhurtige muskler gjorde flagermus til insekternes herrer

Netop udviklingen af superhurtige muskler gjorde flagermusen til en meget succesrig art, da de første flagermus erobrede nattehimlen for 50 millioner år siden.

For 50 millioner år siden var luften fyldt med insekter, og der var ingen, der spiste dem. Her fandt flagermus en niche i økosystemet, der gjorde, at deres antal eksploderede.

»Hidtil har man troet, at flagermusenes succes var resultatet af to ting: Evnen til at flyve og evnen til at udsende lyde og opfange ekko. Men her vil vi gerne tilføje, at det har været nødvendigt for flagermusene at udvikle superhurtige muskler for at være i stand til at bruge ekko til at fange dyr med.«

»Mange andre dyr bruger ekko til at orientere sig i dets omgivelser, men det er en langsom form for ekko, der ikke kan bruges til at fange byttedyr. De superhurtige muskler i strubehovedet er årsagen til, at flagermus er så succesrig en art,« slår Coen Elemans fast.

Derfor er de super hurtige muskler super hurtige

Flagermusens superhurtige muskler er hurtige af flere forskellige årsager.

  1. For det første kræver det enorme mængder energi at være hurtig muskel, og derfor består muskelcellerne af 40 procent mitokondrier, der fungerer som musklernes kraftværk. Mitokondrier producerer ATP, som er cellernes brændstof. I normale muskler er det kun 1 procent af cellervolumen, der består af mitokondrier, men det er ikke nok for flagermusens superhurtige muskler.
     
  2. For det andet kræver superhurtige muskler, at cellerne er i stand til at bevæge calcium hurtigt til og fra depoter inde i cellerne. I cellerne er calcium opbevaret i det såkaldte sarcoplasmatiske reticulum, og herfra bliver det pumpet ind i cellevæsken, hvor det reagerer med forskellige molekyler og proteiner, der er involveret i sammentrækning af musklen. 
    Hvis en muskel skal være hurtig, skal muskelcellerne indeholde en masser pumper, der regulerer calciums bevægelse frem og tilbage mellem cellevæsken og depoterne. De superhurtige muskler har derfor også mange flere pumper end normale muskelceller.

    »Musklers hastighed er, i modsætning til hvad man kan tro, ikke styret af den hastighed, hvormed musklerne trækker sig sammen. Derimod er deres hastighed styret af, hvor hurtigt de kan slappe af igen og være klar til en ny sammentrækning. Inde i muskelcellerne er det den hastighed, som pumperne kan transporterer calcium tilbage til det sarcoplasmatiske reticulum, der afgør, hvor hurtigt musklen slapper af igen efter en sammentrækning,« forklarer Coen Elemans.
     
  3. Den tredje egenskab, de superhurtige muskler skal være i besiddelse af, er en proteinstruktur, som er anderledes, end den vi kender fra almindelig muskler.
    »Hvor hurtigt en muskel kan bevæge sig afhænger også af, hvordan de ser ud, og hvilke aminosyrer proteinet består af. Alle muskler indeholder myosin, og det er nok det protein, som er anderledes i superhurtige muskler. Vi vil meget gerne fastslå, hvilke aminosyrer der er i superhurtige musklers proteiner, og på den måde kan vi også fastslå, hvor proteinerne stammer fra rent evolutionært,« fortæller Coen Elemans.

Ifølge Coen Elemans kan vi lære meget af flagermusenes superhurtige muskler. Flagermusens muskler kan bl.a. bruges til at uddybe vores forståelse af menneskets muskelfysiologi.