Cómo hacer un humano que no necesita respirar

Quiero hacer una criatura muy parecida a un humano pero con una gran diferencia: respiran como cualquier humano en su vida cotidiana, pero si se están asfixiando, ahogando o no hay O 2 en el aire pueden sobrevivir por varios horas (o quizás más) sin aire, obviamente con actividad física y metabolismo reducidos (si es necesario, la criatura puede quedar inconsciente).

Mi pregunta es: ¿cómo podrían sobrevivir sin oxígeno ? Básicamente estoy preguntando cómo hacer un animal anaeróbico facultativo ...

Sé que los humanos pueden hacer fermentación de ácido láctico en sus músculos cuando hacen mucho ejercicio y no pueden respirar suficiente oxígeno para alimentar a todas las células. Pero ese mecanismo, llamado ciclo de Cori, tiene un uso muy limitado, las células no son capaces de deshacerse de todo el ácido láctico producido por la fermentación, y cuando el ácido alcanza una alta concentración en el músculo provoca un dolor agudo hasta que dejas de hacerlo. haciendo ejercicio Además, es una forma muy ineficiente de producir energía.

Necesito un mecanismo que pueda usarse durante largos períodos de tiempo sin colapsar debido a los altos niveles de algo (como el ácido en el ejemplo anterior).

La respuesta no necesita proporcionar exactamente un nuevo mecanismo para obtener energía sin aire, si sabe cómo mejorar el actual, puede publicarlo aquí.

PD: Descubrí que Narwhal tiene algunas capacidades para reducir su consumo de aire mientras están bajo el agua. En la wikipedia en inglés no se describen pero tienen:

  • Reducir el flujo de sangre a los órganos no vitales.
  • Aumento de la cantidad de mioglobina en sus músculos (para almacenar oxígeno).
  • Mayor cantidad de fibra muscular de contracción lenta (músculo "rojo") que contiene una gran cantidad de mioglobina y mitocondrias para largos períodos de uso constante en lugar de fibra muscular de contracción rápida (músculo "blanco") para períodos cortos de uso intenso.
Los delfines tienen un tamaño similar al de los humanos y pueden mantener una actividad extenuante prolongada entre respiraciones mientras están sumergidos en el agua. Investiga sus adaptaciones.
alguna forma de almacenamiento de oxígeno es la única solución razonable, el cerebro necesita oxígeno y no hay forma de evitarlo. Sin embargo, significaría pasar horas o días reconstruyendo el almacenamiento entre usos. un complejo proteico que almacena grandes cantidades de oxígeno encajaría perfectamente. Por supuesto, tal molécula sería una obra maestra de la ingeniería de proteínas mucho más allá de lo que podríamos esperar lograr en este momento.
mover la conciencia de humano a máquina... tal vez...
¿Qué hay de crear estos oxígeno por sí mismos? Como una especie de fotosíntesis que utiliza energía química en lugar de luz solar.

Respuestas (4)

Ciclo de reducción de nitratos. Las bacterias solían respirar nitratos cuando no han desarrollado el complejo IV necesario para la reducción de oxígeno. Así que usaron nitratos. El principal impulso para alejarse del metabolismo respiratorio no acuoso fue principalmente el alto costo y la baja disponibilidad de los sustratos de heteroátomos, no debido a la menor eficiencia.

Si las mitocondrias dentro de su gente de alguna manera obtuvieron un gen del complejo VI bacteriano a partir de la transferencia horizontal de genes...

Entonces, podemos concebir que su gente acumule los nitratos cuando hay suficiente oxígeno (probablemente por oxidación respiratoria de la urea), acumulando una concentración muy alta dentro de un amortiguador dentro de sus órganos vitales (probablemente por su necesidad de bucear frecuentemente, o tener que vivir extensamente bajo el agua, por ejemplo), usándolo cuando el potencial de membrana de sus mitocondrias se reduce por debajo de un cierto umbral, convirtiendo los nitratos en amoníaco y liberando mucha energía (hasta 8 horas de metabolismo normal sin oxígeno, si no fuera por consumir un poco más azúcares por unidad de energía), (el complejo normalmente para reducir el oxígeno puede usar nitratos cuando el oxígeno no está disponible), otorgando efectivamente a su gente una batería bioelectroquímica recargable incorporada.

También puede agregar un enfriamiento para la habilidad, dado que el proceso de síntesis de nitrato es exoenergético, requerirá tiempo y tanto metabolismo como el que se usa para cargar la "batería", por lo tanto, una vez que hayan expirado las 8 horas, solo unas pocas respiraciones no serán suficientes para otro buceo a largo plazo inmediatamente.

Añade este enlace a tu publicación. Explica exactamente tu idea. Mire la eficiencia de la respiración normal y de nitrato: C 6 H 1 2 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O ( Δ Gº' = 2.870  kJ/mol de glucosa ) y 5 C 6 H 1 2 O 6 + 24 NO 3 30 CO 2 + 12 norte 2 + 42 H 2 O ( Δ Gº' = 2.670  kJ/mol de glucosa ) . ¡Me encanta!

Respuesta simple: aumentar la cantidad de mioglobina en los tejidos de estas personas. La mioglobina almacena oxígeno y es lo que permite a las ballenas contener la respiración durante más de una hora, incluso mientras se esfuerzan. Puede que no funcione durante "varias horas", pero tal vez una hora o un poco más.

Además del aumento de mioglobina, haz que la criatura sea capaz de reducir su tasa metabólica sin daño. Varios animales pueden hacer eso, incluidos algunos colibríes, para que no se mueran de hambre mientras duermen.

Esto es más útil si la criatura pierde el conocimiento ya que el cerebro usa una gran cantidad de energía y, por lo tanto, oxígeno. Piense en esa rara ocurrencia en la que un ser humano se recupera de un período prolongado de asfixia porque cayó en agua helada y se le indujo hipotermia al mismo tiempo.

En The Nitrogen Fix de Hal Clement , los seres inteligentes que no viven en una atmósfera de oxígeno se describen utilizando la química del nitrógeno. Él explica que tiene que comer un equilibrio de formas oxidantes y reductoras para producir energía a partir de sus alimentos.

En Ocean on Top del mismo autor, el humano no entiende por qué no respira y especula (incorrectamente) que algún alimento especial le está suministrando oxígeno.