Sådan overlever bizar superrotte 18 minutter uden ilt
Nøgenrotten kan overleve i 18 minutter uden ilt ved at skifte sit stofskifte til noget, som næsten udelukkende ses i planter. Opdagelsen kan måske redde mennesker, der bliver ramt af et slagtilfælde, siger forsker.
Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre

Nøgenrotten kan overleve næsten helt uden ilt i mange timer ad gangen. Nu har forskere fundet ud af, hvordan den gør. (Foto: Thomas Park/ UIC)

Den østafrikanske nøgenrotte er dyrerigets svar på Superman eller Wonderwoman.

Ikke overbevist? Så se her:

Historien kort
  • Nøgenrotter kan overleve uden ilt i 18 minutter ved at ændre deres stofskifte.
  • Det gør de ved at udnytte et sukkerstof fra bær og blomster til at lave energi.
  • Opdagelsen kan måske lede til medicin, der gør det muligt at overleve et slagtilfælde uden varige mén.

Den umiddelbart uanseelige gnaver…

  • Er det eneste koldblodede pattedyr.
  • Kan blive helt op til 32 år gammel (en almindelig brun rotte lever blot to år).
  • Har det laveste stofskifte blandt alle pattedyr.
  • Kan ikke få kræft.
  • Føler ikke visse former for smerte.

LÆS OGSÅ: Mød superdyret, der kan overleve kræft og en dødelig forgiftning

Som om det ikke er nok, så kan den lille skaldede rotte også overleve vanvittige 18 minutter uden ilt, og nu viser ny forskning, at nøgenrotten udfører denne bemærkelsesværdige bedrift ved at skifte sukkerstofskifte til noget, man ellers mest ser i planter.

»Den kan overleve med et iltindhold i luften, som ville slå de fleste andre dyr ihjel på få minutter, og den gør det ved at ændre markant på sit stofskifte, når der ikke er ilt til stede. Opdagelsen kan have medicinske perspektiver, da nøgenrotten oplever noget, som svarer til at få det mest ekstreme slagtilfælde, vi overhovedet kan forestille os, og alligevel overleve uden mén,« fortæller en af forskerne bag studiet, professor Gary R. Lewin fra Max-Delbruck Center for Molecular Medicine i Tyskland.

Det nye studie er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.

Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre

Her ses Gavin R. Lewin med en nøgenrotte i hænderne. (Foto: Roland Gockel/ MDC)

Giver ny forståelse af nøgenrotters biokemi

Johannes Overgaard er lektor ved Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet og forsker blandt andet i dyrs tilpasning til miljøet, men han har ikke noget med det nye studie at gøre.

Han har til gengæld læst det og synes, at det 'vildt spændende', at de østafrikanske nøgenrotter har tillagt sig så spektakulær en overlevelsesstrategi for at klare de iltfattige forhold, som de lever under.

Han synes også, at det nye studie meget flot demonstrerer, hvordan dyrene skifter fra én metabolisme til en anden, når der ikke er ilt nok i omgivelserne.

»De her rotter er fascinerende i det hele taget, og studiet blotter med en række forskellige forsøg endnu en meget spændende biokemisk tilpasning til deres måde at overleve på. Vi har længe vidst, at de kan klare sig med meget lidt ilt, men det her studie demonstrerer, at også organerne er tolerante overfor iltfattige forhold,« siger Johannes Overgaard.

LÆS OGSÅ: Rotte med superkræfter: Derfor føler den ikke smerte

Sænker sin puls til en fjerdedel
Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre

Nøgenrotterne kan ændre markant på deres stofskifte, når der ikke er ilt til stede. (Foto: Roland Gockel/ MDC)

For at forstå, hvorfor nøgenrotter overhovedet har brug for ikke at trække vejret i længere tid af gangen, skal man se på deres levevis.

Nøgenrotter lever i underjordiske gange og huler i Kenya, Etiopien og Somalia, og når de sover, klumper de sig sammen i store klynger.

Iltindholdet i de underjordiske gange er i forvejen lavt, men når man som nøgenrotter ligger i midten af en bunke med op imod 100 artsfæller, bliver iltindholdet i luften så ekstremt lavt, at eksempelvis mennesker ville stille træskoene på få minutter.

Mennesker skal bruge minimum 10 procent ilt i atmosfæren for at kunne trække vejret, men i midten af bunken med østafrikanske nøgenrotter falder iltindholdet til meget mindre end det.

Selv omkring bunken af sovende rotter kan iltniveauet falde til 5 procent.

Alligevel trives nøgenrotterne ganske glimrende i de kvælende omgivelser. I midten af bunken af sovende rotter sænker rotterne deres puls fra 200 slag i minuttet til blot 50 og mindsker dermed deres behov for ilt i det hele taget.

Når nøgenrotterne forlader deres sovebunke og begiver sig ud i gangen for at lave dagens gode gerning, ligger et par rotter tilbage på hulens gulv, men efter et par vejrtrækninger med iltholdig luft, begynder de at bevæge sig og følger efter de andre rotter uden nogen tegn på varige skader af at have tilbragt natten næsten uden ilt.

LÆS OGSÅ: Gen forklarer hvorfor nøgenrotte aldrig får kræft

Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre

Når nøgenrotterne sover, klumper de sig sammen i store klynger. Iltindholdet i de underjordiske gange, hvor de lever, er i forvejen lavt, men i midten af en bunke med op imod 100 artsfæller bliver iltindholdet i luften så ekstremt lavt, at vi mennesker ville krepere på få minutter. (Foto: Roland Gockel/ MDC)

Kroppen har brug for ilt for at have energi til organerne

Forskere har længe undret sig over, hvordan nøgenrotter er i stand til på den måde at overleve næsten uden ilt i mange timer ad gangen, eller helt uden ilt i 18 minutter.

Mennesker skal bruge ilt hele tiden for at få energi til organerne. Får organerne ikke ilt, har de ingen energi, og uden energi dør hjernen og hjertet, og så kan du selv gætte dig til, hvad der sker.

Ifølge det nye studie har nøgenrotterne, for at kunne klare de iltfattige forhold, udviklet et helt unikt system i deres organer, som gør, at de kan ændre stofskifte og alligevel få energi til deres vitale organer, selvom de ikke kan få vejret.

I boksen under artiklen kan du læse mere om, hvad der sker i nøgenrottens krop, når den håndterer ekstremt lave iltindhold. Blandt andet er den i stand til at ophobe høje koncentrationer af mælkesyre i organerne, som ville gøre stor skade på cellerne i mange andre pattedyr.

LÆS OGSÅ: 'Kræft-immune' rotter kan alligevel godt få kræft

Skal finde ud af hvordan nøgenrotter kommer af med mælkesyre
Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig karper iltfattigt vand

Også andre dyr har på forskellige måder tilpasset sig et liv med meget lidt ilt. Karper kan eksempelsiv overleve i ekstremt iltfattigt vand. (Foto: Shutterstock)

Det synes Johannes Overgaard er interessant, men ifølge ham har andre dyr på forskellige måder tilpasset sig et liv med meget lidt ilt.

Det gælder blandt andet sumpskildpadder, som kan overleve en hel vinter under isen uden at trække vejret, og karper kan overleve i ekstremt iltfattigt vand.

Begge dyr har tilpasninger, som gør, at mælkesyrebelastningen ikke bliver for stor.

Skildpadder bruger deres skjold som en buffer, der holder syrebelastningen fra mælkesyren nede, mens karper omdanner mælkesyre til ætanol, som de udskiller over gællerne.

»Nøgenrotter må, for at klare mælkesyrebelastningen, også have en eller anden form for tilpasning, som det kunne være meget interessante at undersøge nærmere. Forskerne viser jo, at nøgenrotterne er i stand til at overleve i en CO2-koncentration på 80 procent, hvilket er helt vildt, for det ville slå mennesker ihjel meget hurtigt. Observationen viser, at nøgenrotterne kan klare en forsuring, som andre pattedyr slet ikke kan. Hvordan gør de det?« spørger Johannes Overgaard.

LÆS OGSÅ: Lille mus ligeglad med skorpionens smertefulde bid

I denne video fortæller forskerne, professor Thomas Park og ph.d. Brigitte Browe, om deres forskning i nøgenrotternes vilde evne til at overleve uden ilt. (Video: University of Illinois at Chicago (UIC) 

Mennesker kan muligvis det samme

Nøgenrotterne har faktisk slet ikke opfundet den dybe tallerken i deres tilpasning til ekstremt lavt iltindhold i omgivelserne.

De benytter sig blot af en mekanisme, som mange andre pattedyr også er i besiddelse af, men som kun findes i udvalgte organer.

Nøgenrotterne bruger mekanismen i alle vitale organer.

At mekanismen også findes blandt andre dyr peger ifølge Gary R. Lewin på, at andre dyr, som til tider oplever meget lave iltkoncentrationer i omgivelserne, måske også gør brug af samme mekanisme til at overleve uden ilt eller ved meget lidt ilt i kortere eller længere tid.

Det samme kan muligvis også gælde mennesker.

Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre fridykkere

Måske kan mennesker, som har lært at klare sig med meget lidt ilt, eksempelvis fridykkere, presse deres metabolisme til at kunne udnytte fruktose på samme måde som nøgenrotterne. Læs mere i boksen under artiklen. (Foto: Shutterstock)

»Det er muligt, at mennesker, som presser dem selv til at klare sig med meget lidt ilt, eksempelvis fridykkere eller bjergbestigere, måske presser deres metabolisme til at kunne udnytte fruktose på samme måde som nøgenrotterne,« spekulerer Gary R. Lewin.

LÆS OGSÅ: Uimponeret professor: Selvfølgelig kan bjørnedyr overleve 31 år i en dybfryser

Kan bruges medicinsk

Gary R. Lewin fortæller, at fridykning og bjergbestigning ikke er de eneste områder, hvor den nye opdagelse kan blive relevant for mennesker.

Personer, som får et slagtilfælde, oplever permanent skade efter blot få minutter uden ilt.

Samtidig er 94 procent af menneskers genom identisk med nøgenrottens, så i teorien skal der kun meget få ændringer til, før vi kan tillægge os denne form for metabolisme.

»Hvis vi kan lave en form for medicin, der gør os i stand til at slå over til en anden form for metabolisme, som fungerer, selvom der ikke er ilt til stede, vil det potentielt give læger op til 20 minutter at arbejde i, før der opstår skader i hjernen,« siger Gary R. Lewin.

LÆS OGSÅ: Kolibrier kan flyve næsten uden ilt

Sådan overlever nøgenrotten uden ilt
Nøgenrotte mole rats  overleve uden ilt iltfattig sove fruktose glukose mælkesyre

Nøgenrotternes hemmelighed handler om, at de kan få glykolysen, og dermed energiproduktionen, til at fortsætte uden ilt. I stedet for glukose bruger nøgenrotterne nemlig sukkerstoffet fruktose i glykolysen. (Foto: Jane Reznick & Gary Lewin/ MDC)

Normalt laver kroppens celler energi ved at omsætte sukkerstoffet glukose i en metabolske proces, kaldet glykolysen.

Glykolysen er en flertrinsproces, som starter med glukose og via en masse mellemled laver blandt andet energi-molekylet ATP, som kroppens organer skal bruge for at overleve.

ATP er energien, der får hjertet til at slå og hjernecellerne til at fungere.

Glykolysen er dog afhængig af ilt på den måde, at når vi laver forbrænding uden ilt, stopper processen, så når du ikke trækker vejret, stopper glykolysen, og dit hjerte og hjernen holder op med at fungere.

Overlever uden ilt ved hjælp af frugtsukker

Skulle du til gengæld være en østafrikansk nøgenrotte, bekymrer du dig ikke så meget om, hvorvidt der er ilt i omgivelserne eller ej.

Evolutionen har nemlig begunstiget dig med en måde til at få glykolysen, og dermed energiproduktionen, til at fortsætte uden ilt.

I stedet for glukose bruger nøgenrotterne sukkerstoffet fruktose i glykolysen. Fruktose er sukkerstoffet i blandt andet bær, honning, frugter og blomster. Planter og træer benytter desuden fruktose i deres energiproduktion.

Glykolysering af fruktose stopper ikke, når der ikke er ilt til stede, og derfor fortsætter energiproduktionen i nøgenrotternes celler, selvom de ikke kan få vejret.

Det betyder, at hjernen og hjertet får den energi, organerne skal bruge for at fortsætte med at fungere.

»Glykolysen af glukose stopper i det øjeblik, der ikke er ilt til at holde den kørende. Det skyldes, at de første trin i processen er ekstremt kontrollerede. Med fruktose er det anderledes, for det kommer ind i glykolysen efter de første begrænsende trin, og ATP-produktionen kan fortsætte, selvom der ikke er ilt til processen,« forklarer Gary R. Lewin.

Bruger molekyler fra leveren og nyren i alle organer

At den østafrikanske nøgenrotte overhovedet kan bruge fruktose som energikilde, når iltniveauerne er lave, skyldes ifølge det nye studie, at den er i besiddelse af nogle helt specifikke molekyler i alle dens organer.

For det første skal den bruge et transportmolekyle, som trækker fruktose fra blodet ind i cellerne - GLUT5.

GLUT5 findes i mange pattedyr, men er kun til stede i leveren og nyrerne, mens alle nøgenrottens organer er i besiddelse af GLUT5.

For det andet er nøgenrottens organer forsynet med et enzym, kaldet KHK, som ændrer på fruktose, så det kommer ind i glykolysen på et tidspunkt efter de første stærkt regulerede trin, som bliver blokeret ved lavt iltindhold.

På den måde kan nøgenrotterne både optage fruktose i alle organer og fodre dem ind i glykolysen, så de kan overleve uden ilt i 18 minutter eller en hel nat i de ekstremt iltfattige betingelser i midten af ’sovebunken’.

»Mennesker har hverken KHK eller GLUT5 i hjertet eller hjernen, så når vi oplever ikke at kunne få ilt nok, lukker vi ned for glykolysen og dør efter få minutter,« forklarer Gary R. Lewin.

LÆS OGSÅ: Vildt! Hvaler styrer pulsen ved tankens kraft

Mælkesyre sætter tidsgrænsen for iltmangel

Det er dog ikke omkostningsfrit at holde en glykolyse med kun fruktose kørende.

I takt med at fruktose bliver omdannet til energi, ophober cellerne affaldsstoffer i form af eksempelvis mælkesyre, som er giftigt.

Det kan cellerne modstå i omkring 18 minutter, og herefter må selv nøgenrotterne trække vejret for ikke at stille træskoene.

Nul ilt i omgivelserne er dog i den helt ekstreme ende af spektret, og for det meste lever nøgenrotterne i omgivelser, hvor der trods alt er en smule ilt.

»Vi ved ikke, om nøgenrotterne kun bruger den ene eller den anden form for metabolisme, eller om de har begge former kørende på samme tid, når iltindholdet i gangen er meget lavt. Det skal vi selvfølgelig undersøge fremover,« fortæller Gary R. Lewin.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud

Det sker