Kri, naša vsakdanja

Kri je življenjska tekočina, ki se pretaka po telesu številnih organizmov. V živalskem svetu je postala tako samoumevna, da si le s težavo predstavljamo živali, ki je nimajo.

Pred pojavom te tekočine so živali izmenjavale pline in hranilne snovi s pomočjo difuzije. Ta proces omogoča tanka koža in vodno okolje v katerem organizmi živijo, kri v tem primeru ni potrebna saj vse hranilne snovi in voda v organizem prehajajo preko vode. Danes živeči predstavniki iz živalskega kraljestva, ki se poslužujejo te metode so spužve, ožigalkarji in praživali. Vsem tem bitjem je skupna preprosta zgradba in življenje v vodi. Njihova koža je tanka, zato brez težav dovoljuje izmenjavo plinov ter tekočine.

Toda tekom evolucije so živali postale bolj kompleksne, razvile so oklepe in ogrodja, začele so se intenzivno premikati in iskati hrano. Oklepi in debelejša koža so organizme ščitili pred plenilci, zato difuzija skozi debelo kožo ni več mogla normalno potekati. To je razlog, da so živali svoje vodno okolje začele uravnavati drugače. Pojavile so notranje telesne odprtine, ki so ustvarile vodno okolje, ki je bilo ločeno od zunanjega kar je postopoma privedlo do pojava krvi in kasneje omogočilo življenje na kopnem. Danes pod imenom kri poznamo tekočino, ki se pretaka po telesu neke živali, sestavljajo jo krvna plazma in krvne beljakovine, ki služijo za prenos kisika.

Skozi zgodovino se je pojavila večkrat in neodvisno, zato je tipični primer, konvergentne evolucije. Kri vretenčarjev je popolnoma drugačna od krvi nevretenčarjev, kljub temu pa ima isto funkcijo. Omogoča pH nevtralno okolje v telesu živali in pri kopenskih živalih ohranja vodno okolje. Ima tudi zelo pomembno funkcijo pri transportu hormonov ter ostalih kemikalij, istočasno pa ima zelo močno vlogo v imunskem sistemu. Njena osnovna funkcija pa ostaja oskrba organizma s kisikom. Žal nimamo direktnih fosilnih dokazov, ki bi pričali o tem, kdaj se je kri prvič pojavila, so pa znanstveniki prepričani, da so se pred njo pojavile beljakovine, ki še danes služijo za vezavo kisika. To vemo zato, ker bakterija Escherichia coli beljakovino HEM še danes uporablja za odkrivanje kisika in ga transportira proč od vira hrane. Številne anaerobne bakterije počnejo enako in si pri tem pomagajo z različnimi beljakovinami, tekom evolucije so organizmi, ki so kisik potrebovali proces obrnili v obratno smer in beljakovine začeli izkoriščati za pridobivanje kisika, to so bili prvi zametki za razvoj krvi in krvne plazme.

Najstarejši fosilni ostanek krvnih beljakovin so našli v komarju, ki ga datirajo v obdobje krede, kljub temu vemo, da se je kri pojavila veliko prej. Rdeča kri, ki jo poznamo pri vretenčarjih se je najbrž pojavila s prvimi ribami v obdobju devona, prva kri pa je definitivno povezana s pojavom prvih živali z bilateralno simetrijo. To so živali, ki imajo glavo in rep in se premikajo, predvidevamo, da so se pojavile v obdobju kambrija. Zelo zanimiv fosil iz tega obdobja, je členonožec z znanstvenim imenom Marella splendens. Ostanki tega bitja so dolga leta begali znanstvenike, saj je vsaka žival obdana s črnim madežem. Podrobna analiza madežev je pokazala, da vsebujejo večje koncentracije bakra v primerjavi s kamenjem v okolici. Baker je prisoten v krvni beljakovini hemocianin in ima enako funkcijo, kot jo ima železo pri sesalcih. Zaradi bakrovega atoma je kri takšnih živali modra, poznamo pa tudi rumeno, zeleno in celo prozorno kri.

Kri je torej ne glede na barvo življenjska tekočina, barvo pa določajo beljakovine, ki se v njej nahajajo, danes poznamo šest barv krvi, kljub temu, pa je večini še vedno poznana rdeča barva. V nadaljevanju si zato poglejmo kakšne barve so lahko živalske krvi in katere beljakovine to barvo povzročajo.

BARVE KRVI in PROTEINI, KI TO BARVO POVZROČAJO

Rdeča

Rdeča kri je značilna za večino vretenčarjev, to pomeni, da jo najdemo pri ribah, dvoživkah, plazilcih, ptičih in sesalcih. Znotraj vrst lahko najdemo redke izjeme, a načeloma velja, da je kri vretenčarjev rdeča. Barvo povzroča krvna beljakovina hemoglobin. Gre za kompleksni protein, ki je sestavljen iz štirih pod enot HEM in globin. Enota HEM vsebuje železov atom, ki ob oksidaciji daje krvi rdečo barvo. Ocenjuje se, da se je hemoglobin v zgodovini prvič pojavil z ribami v obdobju devona. HEM velja za zelo učinkovito beljakovino, ki ima dobre oksidacijske lastnosti, zato ni čudno, da je ta beljakovina postala ena iz med najbolj priljubljenih v živalskem svetu, rdeča barva pa je postala sinonim za kri.

Zelena

Zelena kri je značilna predvsem za kolobarnike, nekatere pijavke in nekaj morskih črvov. Povzroča jo beljakovina klorokruorin (chlorocruorin), ki vsebuje atom železa. Po strukturi je zelo podobna hemoglobinu, le da je bolj preprosta, zato nekateri znanstveniki menijo, da je prednik hemoglobina. Nekatere vrste črvov imajo poleg klorokruorina v krvi prisoten tudi hemoglobin. Gre za specifično prilagoditev, ki omogoča živalim, da lahko nemoteno živijo v okoljih z visoko ali nizko koncentracijo kisika. Ko je žival izpostavljena večji koncentraciji kisika uporablja hemoglobin, njihova kri pa zato postane rdeča oziroma rjava. Klorokruorin je bolj primeren za okolja z nizko koncentracijo kisika in v oksidirani obliki krvi daje zeleno barvo.

Zeleno kri pa lahko najdemo tudi pri nekaterih vretenčarjih, značilna je predvsem za kuščarje iz rodu Prasinohaema. Beseda je grška in v dobesednem prevodu pomeni »zelena kri«. Ker ima večina vretenčarjev rdečo kri, je ta posebnost dolgo časa begala znanstvenike, ki so ugotovili, da je temnozelena kri posledica visoke vsebnosti Biliverdina. Ta nastaja kot stranski produkt pri razpadanju beljakovine HEM, ki se nahaja v hemoglobinu. Pri ostalih vretenčarjih bi tako visoke vsebnosti biliverdina bile že smrtne.

Modra

Nekatere živali imajo modro kri, takšno barvo povzroča beljakovina hemocianin, ki vsebuje bakrov atom. Najdemo jo predvsem pri pajkih, lignjih in nekaterih členonožcih. Znanstveniki so ugotovili, da ta beljakovina malo bolje deluje v hladnem okolju in pod pritiskom v okoljih z dokaj visoko koncentracijo kisika. Med živalmi je skoraj tako pogost kot hemoglobin, zanimivo pa je, da se hemocianin, ki je prisoten v krvi členonožcev rahlo razlikuje od tistega, ki ga najdemo v mehkužcih. To dokazuje, da sta se ti dve obliki razvili neodvisno druga od druge. Najbolj znani predstavnik z modro krvjo je Ostvar (Limulus polyphemus), njegovo kri uporabljamo pri izdelavi cepiv.

Vijolična

Vijolična kri je značilna predvsem za živali iz debla Priapulida, Sipuncula in Brachiopoda. To barvo daje beljakovina hemeritrin, ki vsebuje železov atom. Beljakovina je primitivno grajena in ima zelo slabo oksidativno sposobnost, kljub temu dobro deluje v okoljih z nižjo temperaturo in tam, kjer je koncentracija kisika izredno nizka. V okoljih z višjo koncentracijo kisika izgubi svojo vijolično barvo in se spremeni v rdečo ali roza.

Rumena

Rumeno barvo krvi povzroča beljakovina vanabin. Ta beljakovina je zelo slabo raziskana, zato med znanstveniki še vedno potekajo debate, ali je vanabin sploh sposoben opravljati funkcijo prenosa kisika. Pogosto ga najdemo poleg beljakovine hemeritrin. Prisoten je v manjših količinah, zato znanstveniki niso prepričani, ali vso funkcijo opravlja hemeritrin ali vanabin. Največjo koncentracijo te beljakovine so trenutno zabeležili pri vrsti plaščarja Ascidia gemmata, njihova kri je rumena, najdemo pa ga tudi v nekaterih morskih kumarah, ki imajo prav tako rumeno kri. Nadaljnje raziskave te beljakovine so potrebne, preden dokončno zaključimo kaj povzroča rumeno kri pri teh živalih.

Kri brez barve

Nekateri organizmi imajo kri, ki je prozorna kot voda, takšna kri ne vsebuje krvnih beljakovin ampak le krvno plazmo, ki služi prenosu hormonov ter hranilnih snovi. Takšno kri najdemo v ledeni ribi (Channichthyidae sp.). Znanstveniki predvidevajo, da je to specifična prilagoditev, saj žival živi v vodi, ki ima temperaturo pod lediščem. Številne beljakovine v takšnih vodah niso sposobne opravljati svoje funkcije, zato so popolnoma izginile. Riba kisik pridobiva preko kože, ki je brez lusk s pomočjo difuzije. Mrzla voda je sposobna skladiščiti večjo količino kisika, zato ta žival v svojem okolju nima težav.