معلم هاي زيست شناسي هميشه در توضيح اين مفهوم براي بچه ها مشکل دارند .چون طبيعت پر است از چيزهايي به نام «استثنا»!البته خواهيم ديد که اين فرض که همه جاي طبيعت يکدست است و چند جا هم «استثنا»داريم، اصولا فرض غلطي است.در طبيعت هيچ چيز اصل نيست.مثلا اينکه به ما ياد داده اند«پستانداران و پرندگان خونگرم هستند»يا «خزندگان خونسرد هستند»کلاً مطلب غلطي است.آن هم به دو دليل:
نخست همان استثناهايي که قرار است در موردشان صحبت کنيم و بگوييم که در طبيعت خيلي هم استثنايي نيستند، و دليل دوم اين که پرندگان، گروهي جدا از خزندگان نيستند.از لاک پشت به مارمولک به تمساح به پرندگان، سيري دائمي به سمت «خونگرم شدن»ديده مي شود و مرز مشخصي در اين ميان وجود ندارد.
خونگرم بودن يعني چه؟
در حقيقت واژه خونگرم (blooded-Warm)هيچ معناي روشني به ذهن متبادر نمي کند و جز در ادبيات عاميانه علمي، کاربرد ديگري ندارد.در عوض دانشمندان براي صحبت کردن از موجوداتي که سوخت و ساز بيشتري دارند (مثلا پرندگان)از دو مفهوم مجزا کمک مي گيرند.مفهوم اول در مورد ثابت يا متغير بودن دماي بدن است و مفهوم دوم درباره شيوه گرم کردن بدن.مثلا اگر دماي بدن جانوري ثابت باشد به او «هوميوترم»(Homeotherm)مي گويند و برعکس اگر موجودي نتواند دماي بدنش را کنترل کند و با تغيير دماي هوا، دماي بدن او هم متغيير کند، به او پويکيلوترم (Poikilotherm)گفته مي شود.به علاوه اگر جانوري بتواند با صرف انرژي، بدن خود را به اندازه کافي گرم کند مي گوييم اندوترم (Endotherm)است و جانوري که مجبور باشد حمام آفتاب يا آب گرم (يا هر چيز گرم ديگري!)بگيرد تا گرم شود اکتوترم(Ectotherm)ناميده مي شود.بنابراين با اجازه فرهنگستان زبان و فرهنگستان علوم، تا آخر همين مقاله کلمه «خونگرم»را غير علمي اعلام مي کنيم و به جاي واژه بيگانه اي که از آنها نام برديم از اين واژهاي من در آوردي (در عوض فارسي)استفاده مي کنيم:هوميوترم:پايادما/پويکيلوترم:پويادما/اندوترم:درون گرم/اکتوترم:برون گرم.
مثال هاي استثنايي
اغلب جانوراني که به عنوان «خونگرم»مي شناسيم، پايادما و درون گرما هستند، يعني دماي بدن آنها تغيير نمي کند و گرماي بدن خود را خودشان تأمين مي کنند، در مقابل آنهايي که عنوان «خونسرد»دارند، پويادما و برون گرما هستند.
اما اين ميان استثنا زياد است و اين استثناها آن قدر زياد و جدي هستند که نمي توان از آنها صرف نظر کرد.گاهي اوقات اين موجودات استثنايي را هم با عنوان «خونگرم»يا «خونگرم موقتي»مي نامند اما همان طور که گفتيم بهتر است از اين واژه ها کمتر استفاده کنيم.
ماهي هاي درون گرما و پايادما
ماهي هاي تن، نيزه کاهي و خيلي از کوسه ها در آب هاي خيلي خيلي سرد، با حداکثر توان شنا مي کنند و از اين نظر هميشه باعث تعجب دانشمندان بوده اند.زماني که اين ماهي هاي فوق سريع و پيش فعال را صيد مي کنيم، با ناباوري مي بينيم که بدن هاي آنها گرم است و حتي گوشت ماهي تن، مثل گوشت حيوانات «خونگرم»گوشت قرمز است.اين ماهي ها حتي در همان تعريف عاميانه واقعا خونگرم هستند.ماهي تن سامانه خاصي از رگ هاي خوني دارند که مانع از دست رفتن گرماي ايجاد شده توسط ماهيچه هاي عمق بدن مي شود.در حقيقت اتلاف انرژي گرمايي در تن به کمينه خود نزديک شده است.وقتي هم که ماهي تن نياز به سرعت گرفتن و شناي سريع دارد، مي تواند با کمک همان ماهيچه ها بدن خود را گرم کند و سرعت بگيرد.چنين سازوکاري در نيزه ماهي هم ديده مي شود و جالب اينکه تحقيقات اخير نشان داده ماهي تن و نيزه ماهي از دو گروه خيلي دور هستند و جداگانه طي تکامل خونگرم شده اند .دماي بدن کوسه ها هم هميشه از آب هاي اطرافشان گرم تر است زيرا ناچارند هميشه در حال شنا باشند!همين نکته خودش به تنهايي نشان مي دهد خونگرم شدن اصلاً اتفاق بعيدي در طبيعت نيست و هرجايي ممکن است تکامل پيدا کند.
لاک پشت ها و ديگر غول هاي پايادما
لاک پشت ها و کروکوديل هاي غول پيکر هيچ ساز و کارخاصي براي تنظيم دماي خود ندارند اما به نحو عجيبي حتي پس از چند روز بارندگي و سرما، دماي بدن اين خزندگان غول پيکر تغيير نمي کند.البته راز اين پايادمايي در اندازه بزرگ آنها نهفته است.بگذاريد دقيقا توضيح بدهيم .يک مکعب 2×2×2 را تصور کنيد.حجم اين مکعب 8 سانتي متر مکعب است و سطحش 6×4 يعني 24 سانتي متر مربع.اکنون ابعاد اين مکعب را دو برابر کنيد:4×4×4؛ خب حالا حجمش شده 64 سانتي متر مکعب اما مساحتش شده6×16 يعني 96 سانتي متر مربع.حالا باز هم ابعاد را دو برابر بزرگ کنيد:8×8×8؛ حجم مکعب به 512 سانتي متر مکعب مي رسد اما سطحش ب 64×6 يعني 384 سانتي متر مربع مي رسد:هر چقدر ابعاد يک مکعب بيشتر شود، نسبت سطح به حجمش کمتر مي شود.سطح بدن موجود زنده متناسب با ميزان تبادل حرارتي انجام شده با محيط است اما حجم بدن متناسب با گرماي توليد شده درون توده بدن است.به علاوه هر چقدر شکل يک موجود به کره نزديک تر باشد نسبت به سطح به حجم کمتري خواهد داشت و برعکس هر چقدر گوشه و زائده و درازي و پهني بيشتري داشته باشد، نسبت سطح به حجم بيشتري دارد (و تبدل گرمايي بيشتري دارد).دقيقاً به همين دليل است که فيل ها گوش هاي پهني دارند و راز گرم ماندن بدن لاک پشت ها و کروکديل هاي غول پيکر در همين است.به اين نوع از پايادمايي مي گويند جايگانتوترمي (Gigantothrtmy )که مي توانيم«پايادمايي حجمي»(يا پايادمايي غولي!)ترجمه اش کنيم.
مارهاي خونگرم، زنبورهاي خون داغ!
در شماره هاي پيشين در مورد مارهاي عجيب و غريب صحبت کرديم و يکي از مثال ها مربوط به مارهاي «خونگرمي»بود که روي تخم خود مي خوابند؛ اما در مورد زنبورهاي عسلي که با بال زدن، کندوي خود را گرم مي کنند احتمالا چيزي نشنيديد!بله درست است.مارها (بعضي هايشان مثل پايتون)از تخم هاي خود نگهداري مي کنند و با کمک ماهيچه هاي خودگرما توليد مي کنند و تخم هايشان را درحرارت مطلوب نگه مي دارند!زنبورهاي عسل دقيقاً همين کار را براي تنظيم دماي کندوهايشان مي کنند.آنها در سرما با بال زدن گرما توليد مي کنند و دماي کندو را ثابت نگه مي دارند.دانشمندان قبلاً به اين موجودان «خونگرم موقتي»مي گفتند اما آنها چيزي نيستند جز چند موجود «درون گرما».
خونگرم هايي که خونسرد هستند
در کنار اين موجودات که به طور کلاسيک به عنوان خونسرد مي شناختيم، موجوداتي هم هستند که فکر مي کنيم خونگرم هستند اما در حقيقت آن قدرها هم خونگرم نيستند.مثلاً ازميان پستانداران نمونه هايي هستند که قادر به کنترل دماي بدن خود نيستند .بهترين نمونه، برخي از حشره خواران مثل موش هاي کور هستند که مشخصا حيواناتي پويادما هستند.به جز اين نمونه هاي ناتوان از کنترل دماي بدن، پستانداراني هم هستند که بنا به شرايط مي توانند دماي بدن و سخت و ساز خود را موقتا يا براي مدت طولاني کاهش دهند.تقريبا همه پستانداراني که خواب زمستاني دارند، در زمان خواب داراي سوخت و سازي بسيار پايين هستند.اما جالب ترين نمونه ها، پستانداران غواضي مثل فک ها و سيل ها هستند.اين گوشتخواران آبزي براي صرفه جويي در مصرف اکسيژن خونشان، هنگام غوص، سوخت و ساز، ضربان قلب و دماي بدنشان را پايين مي آورند.اگر گفتيد چرا اين پستانداران با شش هاي خالي شيرجه مي زنند؟
آيا کروکوديل ها به تازگي خونسرد شده اند؟
خب، اجداد کروکوديل هاي امروزي خيلي اهل آب نبودند.آنها زماني رقباي اصلي دايناسورها بودند، روي دو پاي عقب خود مي دويدند، همه جور شکل و ظاهري داشتند، حتي انواع منقار دارد گياهخوار دوپاي گردن دراز.احتمالا بخت و شانس تنها دليل برتري دايناسورها به آنها بوده و سرانجام با غلبه دايناسورها، همه انواع کروکوديل ها منقرض شدند، جز يک گروه هم به زير آب پناه برده بودند.با توجه به چهار حفره اي بودن قلب کروکوديل ها و ظاهر تند و فرز و سريع انواع ابتدايي و خشکي زي آنها، خيلي از فيزيولوژيست ها اعتقاد دارند کروکوديل ها مثل دايناسورها و پرندگان خونگرم بوده اند .اما اين گروه استثنايي آبزي (تنها کروکوديل هاي باقيمانده تا امروز)به خاطر اينکه زير آب مي مانده، درست مثل فک ها و سيل ها مجبور شده اند متابوليسم بدن خود را پايين بياورند تا در مصرف اکسيژن صرفه جويي کنند، به همين دليل طي تکامل دوباره خونسرد(پويادما و تا حدي برون گرما)شده اند.
آيا خونگرم بودن يعني «خوب و با حال»و خونسرد بودن يعني «بد و بي ريخت»؟
خير!اصلا و ابدا!اين دو مقاله، دو راهبرد فيزيولوژيک براي بقاست.موجودات پايادما و درون گرما انرژي بيشتري مصرف مي کنند (غذاي بيشتري مي خورند)و در عوض از مزاياي اين جريان انرژي سود مي برند.موجودات پويادما و برون گرما نيز گرچه مشکلاتي براي زندگي در مناطق سرد دارند و کلا کندتر هستند اما در عوض با انرژي و اکسيژن کمتري مي توانند زنده بمانند.هر موجودي بنا به نيازهايش، معايب و مزاياي يکي از اين دو راهبرد را انتخاب مي کند.يکي از مطالب غلطي که به ما ياد داده اند اين است که «سيري»در جهت « کامل شدن»در حيوانات وجود دارد، حيوانات خونسرد اوليه بايد تکامل پيدا کنند تا خونگرم شوند و از اين قبيل.اما در حقيقت چنين سيري وجود ندارد.گذشته از نادرست بودن عبارات خونگرم و خونسرد، اصولا چنين سيري و چنين مفهومي از«کامل بودن حيوانات خونگرم» کاملا بي معني و نادرست است.زيست شناسي مقايسه اي هرگز موجودات را به «ابتدايي»و«پيش رفته»تقسيم نمي کند، بلکه تنها مي تواند بگويد فلان قسمت از فيزيولوژي يک موجود بر موجود مشابه ديگر برتري دارد (و احتمالا در کنار مزايا، معايبي نيز دارد).اين درسي است که هر معلم زيست شناسي بايد بياموزد و به شاگردانش نيز ياد بدهد.موجودات همه و همه به يک اندازه براي بقا تکامل يافته اند و تنها چيزي که ميان آنها متفاوت است راهبردهاي آنهاست.
منبع:نشريه دانستنيها، شماره 24 
