Potápěči zvířecí říše: Tajemství bezpečného ponoru do velkých hloubek

Špičkově trénovaný sportovec vydrží na jeden nádech pod vodou přes 11 minut a při rekordních ponorech dosáhne hloubky kolem 250 metrů. Hvězdy „volného potápění“ bez dýchacích přístrojů se při podobných výkonech dostávají na samou hranici možností lidského organismu, ale ani zdaleka se přitom neblíží rekordním výkonům zvířat. Mořští plazi, ptáci a savci jsou zkrátka k pobytům v mořských hlubinách evolučně přizpůsobeni neskonale líp než suchozemec Homo sapiens. 

Jeden z evolučních triků

Všechny evoluční triky zvířecích potápěčů vědci zatím neodhalili. V poslední době se však dostali na stopu jednomu z velmi důmyslných mechanismů, který při hlubokých ponorech zřejmě chrání zdraví delfínů a jejich příbuzných. Podle americké bioložky Joy Reindebergové plní tuto úlohu zvláštní síť velmi jemných cév, které protkávají hrudník delfínů a dalších „zubatých“ kytovců, jako jsou vorvani (Physeter megacephalus) nebo rekordní potápěči z řad vorvaňovců. 

Anatomové označují tento cévní labyrint jako retia thoracica čili hrudní cévní pleteň. Dlouho nad jejím významem pouze krčili rameny. Joy Reindebergová provedla řadu pitev uhynulých delfínů a sviňuch a došla k závěru, že retia thoracica slouží jako filtr, který zachytává bublinky dusíku uvolňující se z krve při rychlém vynoření z velkých hloubek. Hrudní cévní pleteň se tak může podílet na ochraně těchto zvířat před tzv. kesonovou chorobou dobře známou všem adeptům potápění do větších hloubek. 

Hrozba kesonové nemoci

Kromě 21 % kyslíku obsahuje vdechnutý vzduch také 78 % dusíku. Když potápěč klesá do větší hloubky, vystavuje své tělo narůstajícímu tlaku a dusík se v jeho krvi stále víc rozpouští. Už to s sebou nese nemalé riziko, protože dusík má na člověka narkotické účinky, které se při ponoru mohou projevit jako „opojení hloubkou“. Potápěč ztrácí schopnost racionálního uvažování a hrozí mu, že se dopustí fatální chyby. 

Tou může být i rychlé vynoření, při němž tlak působící na organismus prudce klesne a dusík rozpuštěný v krvi se uvolní ve formě bublinek. Obrazně řečeno, krev „zašumí“ dusíkem podobně, jako když se v právě otevřené láhvi šampaňského objeví bublinky oxidu uhličitého. Bublinky dusíku neopatrnému potápěči ucpou či dokonce potrhají cévy a způsobí těžké poškození tkání a orgánů včetně mozku. Následky bývají tragické – ochrnutí i smrt. 

Jde to mnohem rychleji

Pokud potápěč dýchá vzduch s dusíkem a sestoupí do velkých hloubek, může se zpět ke hladině navracet jen pomalu, aby se mu uvolňovaný dusík stačil v plicích vylučovat z krve do okolí. Když například v roce 2014 při úspěšném pokusu o světový rekord v potápění s dýchacím přístrojem sestoupil egyptský potápěč Ahmed Gabr za 12 minut do hloubky 332 metrů, musel vynoření rozložit do mnoha etap trvajících celkem 14 hodin. 

Delfíni, sviňuchy, vorvani i vorvaňovci se vynořují neskonale rychleji a kesonová choroba je neohrožuje. Joy Reindebergová je přesvědčená, že se i těmto kytovcům při rychlém vyplouvání na hladinu tvoří v krvi bublinky dusíku, ale hrudní cévní pleteň je odfiltruje a tělo je tak před jejich devastujícími účinky uchráněno.

Jsou velryby imunní?

Řada pozorování svědčí o tom, že delfíni i velryby kesonovou chorobou přeci jenom trpí. Při pečlivém vyšetření jejich koster vědci narazili na jasné stopy po poškození kostí bublinkami dusíku. Také pitvy těl mrtvých velryb vyplavených na pobřeží svědčí o tom, že některá zvířata byla zabita kesonovou nemocí. V těchto případech byly zřejmě velryby vyděšeny hlukem způsobeným člověkem a vyplavaly na hladinu tak rychle, že jejich organismus náhlý pokles tlaku nezvládl. Velryby a delfíni propadají panice třeba tehdy, když je jejich citlivý sluch vystaven „rachotu“ sonarů používaných vojenskými ponorkami. 

Kytovci tedy nejsou před vznikem dusíkových bublinek v krevním řečišti chránění tak dokonale, jak jsme se ještě nedávno domnívali. Nabízí se proto otázka, jestli se u nich nevyvinul nějaký ochranný mechanismus, kterým si bublinky dusíku z krve odstraňují. Joy Reindebergové připisuje tuto úlohu právě husté spleti cév v retia thoracica. 

Testy z budoucích časů

Teorii Joy Reindebergové nyní podpořil tým vědců vedených Andreasem Fahlmanem. Ti zjistili, že delfíni umí při náhlém vynoření usměrnit tvorbu bublinek dusíku tak, aby se nedostávaly do krevního oběhu a nekolovaly po těle. Mohly by bublinky skončit ve „filtru“ hrudní cévní pleteně?

Odpověď na tuto otázku by přinesly pokusy, v nichž by byla těla uhynulých delfínů umístěna do komory, jež dovoluje kontrolované zvyšování a snižování tlaku. Vědci by naplnili cévy v mrtvém těle tekutinou nahrazující krev a pak by postupným zvyšováním tlaku nasimulovali ponor delfína do velké hloubky. Následně by prudkým snížením tlaku navodili v cévách vznik bublinek dusíku. Zároveň by pomocí počítačového tomografu kontrolovali, kde se bublinky dusíku v těle delfína tvoří, kam se dostávají a které části těla jsou před nimi chráněny. Na tyto experimenty však Joy Reindebergová zatím marně shání finance. 

Nepřekonatelné rozdíly? 

Joy Reindebergová je přesvědčena, že v budoucnu budou potápěči při náročných ponorech vybaveni umělou náhražkou retia thoracica. Zařízení by mělo podobu sáčku napojeného kanylou na krevní oběh potápěče a na první pohled by připomínalo výbavu pro nitrožilní infuzi, jakou dostávají pacienti v nemocnici. Krev by se v téhle „čističce“ zbavovala smrtících bublinek a dovolovala by potápěčům mnohem rychlejší návrat na hladinu.

Řada fyziologů je ale k plánům Joy Reindebergové skeptická. Připomínají, že člověk a delfín mají velmi odlišnou stavbu dýchacího ústrojí. Delfínům během ponoru do velké hloubky narůstajícím tlakem kolabují plíce a tím se silně potlačí přestup dusíku ze vzduchu v plicích do krve. Lidské plíce kolabovat nemohou, protože by se v nich plicní sklípky beznadějně „slepily“. Po vynoření by se už „zhroucené“ plíce potápěče nevrátily do původního stavu a nedovolily by mu normální dýchání. 

TIP: Když ve vás vře krev: Kesonová nemoc hrozí nejen potápěčům

Delfín má boj s kesonovou nemocí ulehčen i tím, že se potápí na jeden nádech. Člověk vybavený dýchacím přístrojem dýchá pod vodou neustále a prohání plícemi stále nový a nový vzduch. Může tak v krvi rozpustit mnohem víc dusíku než kytovci. Jestli se potápěči skutečně jednou přiblíží schopnostem delfínů či dokonce napodobí umění vorvaňovců zobatých, to ukáže čas.