Границите на термодинамиката и кислородният дефицит
Ако прекарате няколко часа на 5000 метра над морското равнище без аклиматизация, човешкото тяло започва да изпитва остър белодробен и мозъчен оток поради разрушителния спад на атмосферното налягане. С падането на температурите под минус 40 градуса по Целзий и експоненциалното нарастване на ултравиолетовата радиация, суровата среда бързо превръща всеки биологичен ресурс в дефицит. Академичните монографии от миналия век обичаха да чертаят спретнати граници, според които животът над снежната линия е единствено временно явление – зона на преход за птици или сезонна паша. Тези теории обаче се сблъскаха с наличните теренни изследвания и нови проби от експедициите в Южна Америка и Централна Азия, разкриващи сериозни пробойни в теорията за абсолютните физиологични прагове.
При бозайниците основната бариера не е самият студ, а съотношението между загубата на топлина и способността на тъканите да усвояват оскъдните молекули кислород. За да се поддържа вътрешна температура от 37 градуса в среда, където скалите са перманентно замръзнали, се изисква ускорен метаболизъм, който от своя страна изисква още повече кислород. Това е класически омагьосан кръг. Решението, намерено от еволюцията, не се състои в митична сила, а в биохимични настройки: модификации в структурите на хемоглобина, удебеляване на подкожния мазнинен слой и драматични промени в морфологията на белите дробове и сърдечните камери.
Едрият тонаж на височините: Якове, викуни и анатомичният инженеринг
При домашните и дивите якове (Bos mutus) в Тибетското plateau, разположени нормално между 4000 и 6000 метра височина, физиологичният отговор към хипоксията е кодиран в клетъчно ниво. Кръвта на тези животни съдържа значително по-висока концентрация на червени кръвни клетки в сравнение с низинните говеда, а техният хемоглобин притежава повишен афинитет към свързване с кислородни молекули дори при ниско парциално налягане. В допълнение, големият обем на гръдния кош и липсата на физиологична белодробна хипертензия – реакция, която при хората стеснява артериите и води до фатален оток – позволява на съдовата им система да изпомпва висок дебит кръв без излишно натоварване върху миокарда.
В Южна Америка представителите на семейство Камилови – викуните (Vicugna vicugna) и гуанако – са развили паралелен биохимичен механизъм. Меките възглавнички на копитата им осигуряват стабилност върху нестабилния сипей, но истинският двигател е вътрешен: еритроцитите им са овални, а не сферични, което предотвратява сгъстяването на кръвта и образуването на тромби при високи нива на хематокрита. Още по-драматична е адаптацията при планинските кози от рода Capra, чието увеличено сърце функционира като помпа с висока компресия. Тези данни отдавна са потвърдени чрез [архивните доклади за експедициите в Памир], където измерванията на сърдечната честота при диви състезателни видове показват уникален баланс между енергиен разход и дихателна честота.
