¿Qué impacto tendría la sangre a base de cobre (hemocianina) en una criatura humanoide?

Impulsado por una pregunta sobre el impacto del hierro en la dieta en los elfos ( ¿Cómo lidiarían los elfos del tipo Fair Folk con el hierro en la dieta? ), Me pregunté si la hemocianina podría ser una alternativa a la hemoglobina en las criaturas (por ejemplo, los elfos, que tienen debilidad por el hierro). - aunque probablemente no la hemoglobina).

Aunque, hasta donde yo sé, solo algunos arácnidos, artrópodos y moluscos tienen hemocianina, asumo inicialmente que, de hecho, es posible que los seres humanos tengan sangre a base de cobre. Con eso en mente, ¿qué tipo de impactos (positivos o negativos) tendría esta química sanguínea en los humanoides?

Mis pensamientos hasta ahora:

  1. La hemocianina ocupa el segundo lugar después de la hemoglobina en frecuencia como molécula de transporte de oxígeno. ¿Es más/menos efectivo ? Si es menos efectivo, ¿daría como resultado que estas criaturas vivan en altitudes más bajas con mayor oxígeno atmosférico?
  2. La diferencia de color obvia: la sangre desoxigenada es clara y la sangre oxigenada es azul.
  3. Enfermedades como la anemia probablemente tendrían paralelos: ¿podría tratarse fácilmente con suplementos de cobre en la dieta (en casos leves)?
  4. Me imagino que el cruce con humanos se volvería difícil: los semielfos no existirían y la heterocigosidad podría verse comprometida.

EDITAR

No me preocupa demasiado por qué podrían tener sangre a base de cobre, pero más sobre las implicaciones si la tienen . Gracias por señalar que la hemoglobina en realidad no sería tóxica ni dañina para un elfo; no son exactamente limaduras de hierro flotando en el torrente sanguíneo. ;)

La hemocianina es más eficaz que la hemoglobina a temperaturas más bajas ya presiones parciales de oxígeno más bajas; por ejemplo, en el fondo del mar. A temperaturas más altas (como los 37 °C del cuerpo humano) y presiones parciales de oxígeno más altas (como en el aire), la hemoglobina es mucho más eficiente que la hemocianina. Y de todos modos, en nuestro linaje evolutivo la hemoglobina es muy muy antigua, data del Silúrico; es un atributo compartido de los vertebrados con mandíbula .
¡Gracias! Si estos elfos / humanoides vivieran en el aire, ¿podría lograrse esto si tuvieran temperaturas corporales significativamente más bajas? ¿Y/o aumentando la cantidad de oxígeno en el aire?
Los elfos, como comúnmente se imagina, son mamíferos. Los mamíferos de la vida real usan hemoglobina a base de hierro. Sin embargo, creo que estás cometiendo la falacia de confundir los componentes de una sustancia química con la sustancia misma. Los elfos pueden tener debilidad por el hierro, pero la hemoglobina no es hierro. La sal de mesa es un compuesto de sodio (un metal que se enciende automáticamente en contacto con el agua) y cloro (un gas muy tóxico): los humanos no podemos ingerir sodio o cloro y vivir, pero debemos comer sal de mesa o moriremos. Las altas dosis de hierro también son tóxicas para los humanos.
Buen punto: editaré un poco mi pregunta, si eso ayuda. Estoy más interesado en las consecuencias de tener sangre a base de cobre, en lugar de necesariamente por qué . Los elfos y la debilidad del hierro parecían un comienzo lógico, pero realmente no lo pensé completamente. Salud.
No todo se reduce al metal. La hemoglobina fetal tiene una cinética de unión al oxígeno diferente a la de la hemoglobina adulta. Esto se debe a que los fetos adquieren oxígeno de la sangre de su madre y, por lo tanto, necesariamente debe unir el oxígeno de manera más eficiente que la hemoglobina adulta. Tienes latitud de dónde viven tus elfos, es una cuestión de la porción de proteína de la molécula.
Veo que la sangre a base de hierro es mucho más eficiente en el transporte de oxígeno en la sangre que la sangre a base de cobre, por lo que se explica por qué Kirk es el capitán en lugar de Spock :)
No diría necesariamente que las ineficiencias de la hemocianina a temperaturas más altas restringirían a sus elfos, aunque pueden sentirse más cómodos allí. Puede ser que hayan desarrollado otros aspectos de oxigenación más eficientes para cerrar la brecha. Mayor volumen de hemocianina, estructura pulmonar más eficiente, etc.

Respuestas (3)

Probablemente afectaría el nivel diario de las necesidades de hierro y cobre para la salud. según https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3690345/ La cantidad diaria recomendada (?) de hierro es de 18 mg, mientras que la de cobre es de 0,9 mg. Solo una suposición, pero las criaturas con sangre a base de cobre probablemente necesitarían comer más alimentos "ricos" en cobre y menos "ricos" en hierro.

añadiendo un poco. El ciclo del hierro como nutriente en el medio ambiente está bien estudiado ( https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/earth-s-ferrous-wheel-15180940 ), así como el almacenamiento y uso del hierro en el cuerpo de los mamíferos ( http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Ferritin/Ferritin.html ). El ciclo de hierro fuera del cuerpo es incluso lo que le da a la caca su color marrón. El cobre como nutriente se comprende menos (justo arriba de http://ajcn.nutrition.org/content/88/3/826S.full#sec-4 ).

Si hay una especie que necesita mucho cobre en su dieta, probablemente haya un ecosistema completo de plantas y quizás animales que proporcionen una buena fuente de cobre. Entonces esta especie necesitaría cazar o cultivar estos. Para las especies a base de hierro, comer estas plantas en las mismas cantidades probablemente sería tóxico. Así que ahora tienes potencialmente dos especies que realmente no pueden compartir comida. Podría haber complejidades adicionales al tratar de tener conjuntos de agricultura en el mismo lugar y esto podría llevarlos a diferentes regiones.

Si no hubiera un ecosistema completo basado en obtener suficiente cobre, entonces la especie podría tener que trabajar más duro para cultivar o cazar alimentos que les proporcionaran suficiente cobre. Nuevamente, tal vez restringiendo geográficamente los centros de población y tal vez limitando el tamaño de esos centros de población.

Ojala una mejor respuesta

Nota adicional: Hemocianina ref: https://en.wikipedia.org/wiki/Hemocyanin

Me pregunto si se podría encontrar suficiente cobre comiendo grandes cantidades de ciertos artrópodos, dado que ellos mismos usan hemocianina.

El cuerpo humano necesita algo de cobre, pero estamos hablando de cantidades muy pequeñas. La ingestión crónica de grandes cantidades de cobre puede causar un rango de daño/muerte de órganos. El primero en verse afectado sería el hígado, ya que normalmente cuando ingieres cobre extra, lo filtra y luego lo libera en una pila en la vejiga de la gaviota donde finalmente lo expulsas (por lo que la vesícula biliar también sería uno de los primeros órganos en verse afectado). ).

El cobre también tiene fuertes efectos antimicrobianos, y yo especularía que esto causaría todo tipo de estragos con los microbios naturales en su sistema digestivo, lo que podría causar diarrea severa. Existe un trastorno genético conocido como enfermedad de Wilson, quienes lo padecen son incapaces de procesar y expulsar el cobre. Los síntomas pueden incluir picazón, calambres musculares, psicosis, falla orgánica... aunque viene con un síntoma genial llamado anillos de Kayser-Fleischer, anillos de cobre que se forman alrededor del iris o la pupila.

Hay algunos beneficios al usar hemocianina sobre la hemoglobina, pero no muchos. La hemolinfa, que es en lo que generalmente se encuentra la hemocianina, tiene algunas propiedades antimicrobianas naturales debido al cobre, aunque no se comprende completamente hasta qué punto y qué tan efectivo puede ser esto. Otra es que el costo metabólico de la hemolinfa y la hemocianina es mucho más bajo, ya que la hemocianina no es una célula sino solo una proteína, a diferencia de los glóbulos rojos que producen la proteína hemoglobina.

La vida útil de los glóbulos rojos es de 3 a 4 meses, lo que significa que su cuerpo está constantemente produciendo nuevos glóbulos rojos para reemplazar los que mueren, cada 4 meses tiene un nuevo conjunto de células. Este no es el caso de la hemocianina, ya que su estructura proteica puede permanecer estable durante años. En general, la hemoglobina es aproximadamente 4 veces más eficiente que la hemocianina para transportar oxígeno, excepto en ambientes muy fríos con baja presión de oxígeno, como las profundidades bajas del océano Ártico.

Algunos de sus puntos son sobre cambiar a los humanos para que funcionen con cobre, pero AFAICT la pregunta es sobre una especie que siempre ha sido así y, por lo tanto, se adaptó a ella.

Debido a la alta viscosidad y al hecho de que todas las criaturas con hemocianina la tienen suelta en la sangre, no en las células sanguíneas, la concentración debe mantenerse baja. Tal vez los elfos tengan glóbulos de hemocianina para resolver el problema. He leído que la hemocianina de los cangrejos herradura es más eficiente y se acerca a la eficiencia de la hemoglobina. Algo sobre unión cooperativa versus unión no cooperativa de oxígeno. Las ventajas de la hemocianina son la capacidad de funcionar a temperaturas más bajas y concentraciones de oxígeno más bajas. Notarás que los andorianos de piel azul de Star Trek provienen de un mundo helado. Para los elfos, ayudaría a sobrevivir en cavernas profundas, frías y pobres en oxígeno. Por otro lado, la hemocianina sería ideal para una raza de sirenas de aguas profundas por las mismas razones.

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