Ya hice dos preguntas en este sitio que tal vez podrían ayudarte a hacer tu súper soldado, también las explicaré y trataré de producir más ideas:

1. Cómo aumentar la eficiencia de los pulmones ;

• Allí JDługosz♦ hizo una respuesta muy interesante proponiendo el sistema respiratorio de las aves .
• Además, Aaron Barnard propuso un ligero cambio en su bioquímica.

2. Cómo hacer un ser humano que no necesite respirar ;

• P Chapman y elemtilas propusieron un aumento de miogobina.

Sistema respiratorio de las aves

_{PD: si tú o alguien decide darme un voto positivo por esto, dáselo a JDługosz♦ .} De Wikipedia :

El intercambiador de gases respiratorios de corriente cruzada en los pulmones de las aves. El aire sale de los alvéolos unidireccionalmente (de derecha a izquierda en el diagrama) a través de los parabronquios. Los capilares pulmonares rodean los parabronquios de la manera que se muestra (la sangre fluye desde debajo del parabronquio hacia arriba en el diagrama). La sangre o el aire con un alto contenido de oxígeno se muestran en rojo; el aire o la sangre pobres en oxígeno se muestran en varios tonos de azul púrpura.

Este sistema respiratorio permite a las aves simular e inhalar y exhalar al mismo tiempo, "básicamente duplicando" (no exactamente) la cantidad de aire absorbido. Tienen sacos de aire: mientras inhalan el 50% del aire va a unos sacos de aire con O2, y el otro 50% se consume y se almacena como CO2 en otros sacos, durante la exhalación se consume el 50% de O2 en los sacos de aire y expulsado, mientras que al mismo tiempo el 50% del C02 en los sacos de aire simplemente se exhala (son capaces de obtener oxígeno incluso cuando están exhalando, cosa que nosotros no podemos hacer).

• Si no entiende cómo funciona, lea el enlace de la wikipedia, en este diagrama no se muestra, pero las aves también tienen sacos de aire para almacenar aire. Si sigues sin entender, pregúntame en comentarios e intentaré ayudarte. Me tomó un tiempo entenderlo también :).
• Este sistema es más vulnerable a la inhalación de CO2 (respira más rápido que el tóxico -> muere más rápido), también es más vulnerable a contener la respiración.
  • Tal vez puedan tener un sistema respiratorio híbrido de mamíferos y aves. Como un pulmón más pequeño, o sacos de aire adaptados para poder absorber también el oxígeno almacenado.

Hemogoblina, mioglobina y (2,3-BPG)

_{PD: si usted o alguien decide darme un voto positivo por esto, debería considerar dárselo a Aaron Barnard , P Chapman y/o elemtilas .}

Además de hacer cambios anatómicos también podemos hacer algunas adaptaciones microscópicas pero no menos importantes.

Hemogoblin:

Estoy bastante seguro de que ha escuchado al menos una vez en la escuela sobre esta proteína, transporta el oxígeno de los pulmones a las células del cuerpo y también transporta el dióxido de carbono de las células del cuerpo al pulmón. En realidad, las personas que viven en altitudes elevadas (como montañas con poco oxígeno) o las personas que fuman tienen un aumento de este compuesto en la sangre (glóbulos rojos), como respuesta del cuerpo a una disminución de la ingesta de oxígeno: el cuerpo aumenta la eficiencia de absorción . Ustedes, soldados, podrían tener una mayor concentración de esto en la sangre.

Mioglobina:

Las altas concentraciones de mioglobina en las células musculares permiten que los organismos contengan la respiración durante un período de tiempo más prolongado . Los mamíferos buceadores, como las ballenas y las focas, tienen músculos con una abundancia particularmente alta de mioglobina. La mioglobina se encuentra en el músculo tipo I, tipo II A y tipo II B, pero la mayoría de los textos consideran que la mioglobina no se encuentra en el músculo liso .

Ácido 2,3-bisfosfoglicérico:

El 2,3-BPG está presente en los glóbulos rojos humanos (RBC, eritrocitos) en aproximadamente 5 mmol/L. Se une con mayor afinidad a la hemoglobina desoxigenada (p. ej., cuando el glóbulo rojo está cerca del tejido que respira) que a la hemoglobina oxigenada (p. ej., en los pulmones) debido a cambios espaciales: 2,3-BPG (con un tamaño estimado de aproximadamente 9 angstroms) encaja en la configuración de hemoglobina desoxigenada (11 angstroms), pero no tan bien en la oxigenada (5 angstroms). Interactúa con las subunidades beta de la hemoglobina desoxigenada al disminuir su afinidad por el oxígeno , por lo que promueve alostéricamente la liberación de las moléculas de oxígeno restantes unidas a la hemoglobina , mejorando así la capacidad de los glóbulos rojos para liberar oxígeno cerca de los tejidos que más lo necesitan.. El 2,3-BPG es, por tanto, un efector alostérico.

Énfasis mío de ambas citas. Citas de Wikipedia. ¡Gran! ¿Derecho? Bueno, es bastante difícil de entender, me tomó un tiempo entender bien cómo funciona exactamente cuando Aaron Barnard lo publica.

En otras palabras, 2-3BPG tiene afinidad con los glóbulos rojos con una cantidad baja de oxígeno en su hemoglobina porque están cerca de los músculos y lo están liberando. Cuando este químico se combina con la hemoglobina, disminuye la afinidad (capacidad de retener) el oxígeno, liberándolo aún más rápido a los músculos; oxigenar los tejidos y poder viajar más rápido a los pulmones para reoxigenarse.

En realidad, las personas que viven en lugares más altos tienen un aumento de este químico. El 2,3-BPG ayuda al cuerpo a resistir la hipoxia y otras situaciones de privación de oxígeno o enfermedades. Además, recuerda que crear 2,3-BPG consume energía (que se puede utilizar en los músculos):

Existe un delicado equilibrio entre la necesidad de generar ATP para respaldar los requisitos energéticos del metabolismo celular y la necesidad de mantener un estado adecuado de oxigenación/desoxigenación de la hemoglobina. Este equilibrio se mantiene mediante la isomerización de 1,3-BPG a 2,3-BPG, lo que mejora la desoxigenación de la hemoglobina. Un pH bajo activa la actividad de la bifosfogliceromutasa e inhibe la fosfatasa de bisfosfoglicerato, lo que conduce a aumentos de 2,3-BPG.

Y:

Al igual que la hemoglobina, la mioglobina es una proteína citoplasmática que se une al oxígeno en un grupo hemo . Alberga solo un grupo hemo, mientras que la hemoglobina tiene cuatro. Aunque su grupo hemo es idéntico al de la Hb, la Mb tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina . Esta diferencia está relacionada con su diferente función: mientras que la hemoglobina transporta oxígeno, la función de la mioglobina es almacenar oxígeno [generalmente en los músculos].

Énfasis (negrita y cursiva) y corchetes míos. Citas de Wikipedia.

mejor bazo

He leído en alguna parte ^{[cita requerida :(, creo que wikipedia]} que existen algunos medicamentos que nos dan la habilidad innata de algunos mamíferos: aumentar la cantidad de células sanguíneas durante las actividades de ejercicio (el bazo en algunos animales -muy poco en humanos- tiene la capacidad de almacenar glóbulos rojos y producirlos [perdemos esa capacidad después de nacer]) pero en los humanos podría producir problemas cardíacos porque nuestro calor no puede con una sangre más densa, necesitamos una más fuerte.

Miocito (AKA: células musculares)

Una introducción de Wikipedia:

Un miocito (también conocido como célula muscular) es el tipo de célula que se encuentra en el tejido muscular. Los miocitos son células tubulares largas que se desarrollan a partir de mioblastos para formar músculos en un proceso conocido como miogénesis. Hay varias formas especializadas de miocitos: células cardíacas, esqueléticas y del músculo liso, con diversas propiedades. Las células estriadas de los músculos cardíaco y esquelético se denominan fibras musculares. 3 Los cardiomiocitos son las fibras musculares que forman las cámaras del corazón y tienen un solo núcleo central. 4 Las fibras del músculo esquelético ayudan a sostener y mover el cuerpo y tienden a tener núcleos periféricos.[5][6] Las células del músculo liso controlan los movimientos involuntarios, como las contracciones peristalticas en el esófago y el estómago.

En este enlace encontrarás un poco más abajo una gran tabla que explica la diferencia entre 3 tipos de células musculares. Cada tipo de célula muscular tiene características diferentes, no soy médico pero después de leer un poco llego a la conclusión de que:

• Las fibras tipo I (Oxidativas Lentas (SO)) son básicamente músculos "lentos"... consumen menos oxígeno y pueden trabajar sin cansarse mucho más tiempo, pero son más débiles y lentos.
• Las fibras tipo IIA (Fast Oxidative/Glycolytic (FOG)) son músculos "intermedios/rápidos": consumen más oxígeno, son más rápidos, un poco más fuertes y pueden resistir bastante bien la fatiga, pero no por un tiempo ilimitado (tienen menos capilares densidad, así que supongo que reabastecen oxígeno más lentamente, pero almacenan algo de energía en el interior).
• Las fibras tipo IIX (Fast Glycolytic (FG)) son células musculares "rápidas y fuertes": son las más rápidas y fuertes, pero carecen de resistencia a la fatiga y almacenan mucho menos oxígeno y energía en su interior.

¡No te preocupes! ¡No tienes que elegir un solo tipo de fibra! Los músculos están formados por una composición de X% tipo I, Y% tipo IIA y Z% de IIX, ¡así que podría archivar la mejor combinación de durabilidad y fuerza/velocidad para cada músculo de sus cuerpos!

Además, creo que las personas que entrenan haciendo ejercicio pueden aumentar la cantidad de consumo de oxígeno lento de los tejidos hasta en un 90%. En este enlace sobre el Narwhal hay una comparación con los músculos del Narwhal y la gente del maratón.

Regulación de la circulación sanguínea en los tejidos.

El narval es un animal marino capaz de sumergirse a grandes profundidades (récord de 1.864 metros bajo el agua) durante un tiempo aceptable (30 minutos normalmente y hasta 3 horas en invierno).
Son capaces de hacer esto gracias a estas características:

• Tienen una gran cantidad de mioglobina en sus músculos. (Hablamos más arriba al respecto).
• En situaciones de hipoxia es capaz de priorizar el flujo de sangre solo a órganos vitales como cerebro, pulmones y riñones, reduciendo su consumo de oxígeno (los órganos no vitales reducen su consumo) y priorizándolo a mejores lugares.
• A diferencia de los delfines, no tienen "músculos rápidos", sino que usan músculos de contracción lenta (también conocidos como "músculo rojo") (87% en lugar de 40-50%). (Hablamos más arriba al respecto). Este tipo de músculo consume menos oxígeno y es muy resistente a la fatiga.

Fermentación de ácido láctico

Encontré una mejor explicación en el enlace en español de Wikipedia, así que intentaré hacer lo mejor que pueda para traducirlo:

La fermentación láctica se realiza sobre el tejido muscular cuando hay un ejercicio anaeróbico intenso, es decir, no hay suficiente aporte de oxígeno a los músculos para realizar la respiración aeróbica.
Cuando el ácido láctico se acumula en las células musculares produce síntomas de fatiga muscular. Algunas células, como los eritrocitos (glóbulos rojos) no tienen mitocondrias por lo que se ven obligadas a obtener energía mediante la fermentación láctica. Por el contrario, el parénquima muere rápidamente porque no hace fermentación y su única fuente de energía es la respiración aeróbica.

En otras palabras, cuando no hay suficiente oxígeno en tu cuerpo, tus células musculares pasan a una respiración anaeróbica: la fermentación láctica. El problema es que el ácido láctico... es ácido, ya tu cuerpo no le gusta el ácido ( acidosis ). Entonces tus células intentan expulsar ese ácido y enviarlo al torrente sanguíneo, el problema es que nuestras células no son capaces de expulsarlo con la suficiente rapidez, y se acumula dentro de ellas, produciendo dolor. Tus súper soldados podrían tener mejores cuerpos modificados para poder usarlo con más frecuencia sin problemas.

No explicaré el ciclo del ácido cítrico ni este (porque no soy biólogo y son demasiado grandes), pero intentaré darte una explicación básica:

• Glucólisis: 1 Glucosa + 2 ATP + 2 ADP + 2 P + 2 NAD ⁺ → 2 piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2 H2O

• 1 Piruvato + 1 NAD ⁺ + CoA → 1 Acetil-CoA + NADH + CO2 + H ⁺

  • Ciclo del ácido cítrico: 1 Acetil-CoA + 3 NAD ⁺ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H ⁺ ) + FADH2 + GTP + 2 CO2
    • Varios pasos más (¿8?) con GTP y NADH (¿también con FADH2?) → TOTAL NET → 29.85 ATP a 30 ATP , con un máximo teórico de 36 ATP . (La biología no es exactamente, es aleatoria).

• Fermentación ácido láctico 1 Piruvato + NADH → Ácido láctico + NAD ⁺ + 2 ATP

  • Entonces, 2 ATP de la glucólisis + 2 ATP de la fermentación láctica → 4 ATP en lugar de alrededor de 29,85 - 30 ATP. Obviamente el ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico) es mejor, pero necesita oxígeno, es por eso que nuestro cuerpo solo lo usa en caso de emergencia (bajo O2) , sus soldados necesitarán comer más calorías debido a la baja eficiencia de la fermentación.

  Mira esta linda animación de fermentación de ácido láctico:

Editar: @Demigan señaló en los comentarios:

• FYI, el ácido láctico no daña las células. Durante mucho tiempo se pensó que siempre que el ácido láctico estaba presente, también lo hacían los dolores musculares, pero las pruebas mostraron que sus células no sufren efectos nocivos del ácido láctico, simplemente coincide con el trabajo que hizo y por eso la cantidad de dolor. podrías experimentar. Desafortunadamente, es bastante difícil cambiar algo relativamente menor que se usa en libros de texto y deportes en todas partes.

Así que he leído un poco más y también encontré algo similar, puse una cita porque no entendí lo suficiente para sacar mis propias conclusiones:

• En 2004 Robergs et al. sostuvo que la acidosis láctica durante el ejercicio es un "constructo" o mito, señalando que parte del H ⁺ proviene de la hidrólisis del ATP (ATP ^4- + H ₂ O → ADP ^3- + HPO ^2- ₄ + H ⁺ ), y que reducir el piruvato a lactato (piruvato ^- + NADH + H ⁺ → lactato ^- + NAD ⁺ ) en realidad consume H ⁺ . Lindinger et al. respondió que habían ignorado los factores causales del aumento de [H ⁺ ]. Después de todo, la producción de lactato ^, a partir de una molécula neutra, debe aumentar [H ⁺] para mantener la electroneutralidad. El punto del artículo de Robergs, sin embargo, era que el lactato ^- se produce a partir del piruvato ^- , que tiene la misma carga. Es piruvato ^- producción a partir de glucosa neutra que genera H ⁺ :

  • Glucosa + 2 NAD ⁺ + 2 ADP ^3- + 2 HPO ^2- ₄ → 2 piruvato ^- + 2 H ⁺ + 2 NADH + 2 ATP ^4- + 2 H2O

  La producción subsiguiente de lactato absorbe estos protones:

  • 2 piruvato ^- + 2 H ⁺ + 2 NADH → 2 ion lactato ^- + 2 NAD ⁺

  General:

  • Glucosa + 2 NAD ⁺ + 2 ADP ^3- + 2 HPO ²⁻ ₄ → 2 piruvato ^- + 2 H ⁺ + 2 NADH + 2 ATP ⁴⁻ + 2 H2O → 2 ion láctico ⁻ + 2 NAD ⁺ + 2 ATP ⁴⁻ + 2H2O _{_} _

  Aunque la reacción glucosa → 2 lactato ^- + 2 H ⁺ libera dos H ⁺ cuando se ve por sí solo, los H ⁺ se absorben en la producción de ATP. Por otro lado, la acidez absorbida se libera durante la hidrólisis posterior de ATP: ATP ⁴⁻ + H ₂ O → ADP ³⁻ + HPO ²⁻ ₄ + H ⁺ . Entonces, una vez que se incluye el uso de ATP, la reacción general es:

  • Glucosa → 2 piruvato ^- + 2 H ⁺

  La generación de CO ₂ durante la respiración también provoca un aumento de [H ₊ ].

  Cita de Wikipedia . He reemplazado algunas fórmulas químicas complejas por sus nombres químicos.

ciclo de cori

¿Aún recuerdas todo lo que he dicho sobre la fermentación del ácido láctico? Por eso estaba hablando de eso:

El ciclo de Cori (también conocido como ciclo del ácido láctico) [...] se refiere a la ruta metabólica en la que el lactato producido por la glucólisis anaeróbica en los músculos se mueve hacia el hígado y se convierte en glucosa, que luego regresa a los músculos y se metabolizado de nuevo a lactato.

Nuestras células musculares están demasiado enfocadas en "ser" músculos y, por lo tanto, no pueden obtener energía de manera eficiente y rápida, por lo que centralizaron parte de esta tarea en el hígado.

Básicamente, nuestros músculos consumen glucosa y producen ácido láctico, que se envía al hígado y se devuelve a la glucosa (con una ligera pérdida neta de energía) para volver a enviarlo a los músculos.

Si no entiendes esta imagen puedes ir a la Wikipedia en español, tienen una versión más colorida :) (Si quieres la puedo editar con pintura).

La actividad muscular requiere ATP , que es proporcionado por la descomposición del glucógeno en los músculos esqueléticos . La descomposición del glucógeno, un proceso que se conoce como glucogenólisis , libera glucosa en forma de glucosa-1-fosfato (G-1-P). El G-1-P se convierte en G-6-P por la enzima fosfoglucomutasa. G-6-P se introduce fácilmente en la glucólisis , [...] un proceso que proporciona ATP a las células musculares como fuente de energía . Durante una actividad muscular, la reserva de ATP debe reponerse constantemente . Cuando el suministro de oxígeno es suficiente, esta energía proviene de la alimentación de piruvato, un producto de la glucólisis, en el ciclo de Krebs.

El énfasis y la adaptación son míos.

Pero, ¿qué pasa si no tienes suficiente oxígeno? Los músculos consumen alrededor de 7 a 40 veces más glucógeno y oxígeno durante la actividad ^{[ Wikipedia en español ]} . Obviamente, la fermentación del ácido láctico que produce una menor cantidad de energía sin oxígeno (también regenera NAD+ facilitando la glucólisis). Esa es la primera parte del ciclo de Cori .

En lugar de acumularse en el interior de las células musculares, el lactato producido por la fermentación anaeróbica es absorbido por el hígado (utilizando el suministro del torrente sanguíneo). Esto inicia la otra mitad del ciclo de Cori. En el hígado se produce la gluconeogénesis . Desde una perspectiva intuitiva, la gluconeogénesis invierte tanto la glucólisis como la fermentación al convertir el lactato primero en piruvato y finalmente en glucosa. Luego, la glucosa se suministra a los músculos a través del torrente sanguíneo; está listo para ser alimentado en otras reacciones de glucólisis. Si la actividad muscular se ha detenido, la glucosa se usa para reponer los suministros de glucógeno a través de la glucogénesis .

Recuerda que como te dije antes, este es un ciclo ineficiente, pero al menos ayuda a los músculos:

En general, la parte de la glucólisis del ciclo produce 2 moléculas de ATP a un costo de 6 moléculas de ATP consumidas en la parte de la gluconeogénesis. Cada iteración del ciclo debe mantenerse mediante un consumo neto de 4 moléculas de ATP. Como resultado, el ciclo no puede sostenerse indefinidamente. El consumo intensivo de moléculas de ATP indica que el ciclo de Cori traslada la carga metabólica de los músculos al hígado.

• Glucosa + 2ADP → 2 ácido láctico + 2H+ + 2ATP + 2H20 (músculo)
• 2 ácido láctico + 6 ATP + 4 H20 --> glucosa + 6ADP (hígado)
• Pérdida neta de energía: 4 ATP

Por suerte, si terminas tu actividad, este ciclo se vuelve más eficiente:

El ciclo también es importante en la producción de ATP, una fuente de energía, durante la actividad muscular. El ciclo de Cori funciona más eficientemente cuando ha cesado la actividad muscular. Esto permite que la deuda de oxígeno se pague de manera que el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones puedan producir energía con la máxima eficiencia.

La wikipedia en español dice que puedes cansarte dolorosamente de hacer ejercicio porque nuestro hígado no es lo suficientemente rápido para hacer todas estas reacciones, por lo que algunos de los ácidos lácticos se almacenan involuntariamente en las células musculares produciendo acidosis . Quizás tener un hígado más grande (o varios pequeños en lugares estratégicos) pueda ayudar a nuestros músculos. O tal vez aumentando la actividad de la glándula suprarrenal para producir más hormona adrenalina que activa el ciclo de Cori en el hígado (más allá del glucagón ).

Información Adicional

Además del ciclo de Cory, hay otro ciclo muy similar llamado Cahill , no se usa cuando el cuerpo está haciendo actividad, se usa cuando estás hambriento, para que los músculos comiencen a alimentarse con aminoácidos para seguir trabajando y el hígado los regenere. Puedo publicar información al respecto si crees que también podrías usar eso.

PD: Si tienes alguna duda pregunta en los comentarios. ¡No muerdo y esto me encanta!

No estoy seguro de las otras características, pero para una estructura pulmonar eficiente, generalmente miro a las aves: http://people.eku.edu/ritchisong/birdrespiration.html .

Además, los caballos tienen un mecanismo interesante por el cual almacenan glóbulos rojos oxigenados en su bazo (hasta un tercio de su total aparentemente), los cuales circulan cuando hacen ejercicio. Como una forma natural de dopaje sanguíneo.

Una combinación de los dos permitiría una oxigenación continua eficiente y ráfagas de oxigenación fantásticamente alta. Tener un exceso de reservas de sangre también puede ayudar a continuar las actividades extenuantes después de sufrir heridas, y también podría permitir una actividad prolongada en entornos sin aire o tóxicos en comparación con los humanos. Golpeado por gas mostaza, nuestro supersoldado podría simplemente dejar de respirar durante unos minutos y sobrevivir gracias a las reservas de sangre oxigenada.

Sobre la mejora de la eficiencia del sistema de transporte de oxígeno.

Los respirocitos son un análogo artificial de los glóbulos rojos. Diminutas cápsulas de zafiro que pueden absorber oxígeno en los pulmones y liberarlo en los capilares. De los capilares a los pulmones, estos, a su vez, liberan dióxido de carbono. Solo los respirocitos son cientos de veces más efectivos que los glóbulos rojos comunes; cada uno de ellos puede transportar muchas más moléculas de oxígeno. (una inyección de cincuenta centímetros cúbicos de la solución es suficiente para reemplazar todo el volumen de sangre humana (5 litros) en términos de eficiencia de transporte, y si un litro de sangre se reemplaza con una solución de respirocitos, el sujeto no puede respirar por hasta cuatro horas)

Los respirocitos son formaciones cristalinas microscópicas (varias decenas de veces más pequeñas que los glóbulos rojos ordinarios), huecas desde el interior. El proceso de cristalización es similar a la calcificación de los huesos.

Pulmones humanos regulares

Los Homo Sapiens ya son campeones del mundo de corredores de larga distancia. Tenemos un sistema respiratorio extremadamente eficiente y solo unas pocas especies se acercan a igualarlo.

Los humanos a gran altura tienden a desarrollar una mayor capacidad pulmonar, por lo que sus súper soldados podrían tener pulmones más grandes de lo normal. Mis pulmones, por ejemplo, tienen un 150% del volumen esperado para un hombre de mi edad y estatura.

Bueno, la solución más obvia es el uso de branquias. Las branquias funcionan esencialmente maximizando el área de superficie del torrente sanguíneo al agua, lo que hace que la reposición de oxígeno en los peces sea inmediata y no requiera respiración ni ningún mecanismo similar. La desventaja de esto es que una criatura con branquias necesitaría estar constantemente en movimiento. Quedarse quieto sería como contener la respiración.

Gills también tendría la desventaja de ser un punto débil. Podría estar algo protegido, pero el aire aún debe entrar y salir libre y fácilmente, por lo que, aparte de una malla de huesos, puede haber poca protección. Si le arrojan un balde de agua a una criatura así, es casi seguro que el agua cubrirá los revestimientos internos y evitará que la criatura respire correctamente. Suponiendo que tal criatura sea sobrehumana, la ingesta de oxígeno será mucho más importante.

Sin embargo, tal vez ambos problemas puedan ser reemplazados. Requerir que el ser humano esté siempre en movimiento puede reducirse un poco al permitir la posibilidad de tener un híbrido branquia/pulmón. El aire aún podría entrar y salir fácilmente, pero con una pequeña bolsa interior que permite que el aire permanezca y, por lo tanto, permite que la criatura se mueva muy poco o nada.

En lo que respecta a la debilidad de ser rociado con agua, esto se puede remediar usando muchas glándulas híbridas branquiales/pulmonares pequeñas en todo el cuerpo cerca de las arterias principales, como cerca de las caderas, en el pecho, debajo de ambas axilas, etc. tal glándula con agua no inhibiría totalmente a la criatura, asumiendo que el sistema sanguíneo es compartido por todo el cuerpo. Tendrías que sumergir completamente a la criatura en agua para evitar que reciba oxígeno, pero lo mismo podría decirse de nosotros.

Además de esto, una criatura así podría distribuir el oxígeno mucho más fácilmente en el cuerpo y, de nuevo, para una criatura activa como esta, cuanto más oxígeno absorba, mejor.

Para evitar la infección por el polvo, es probable que haya vellos en forma de pestañas que cubran la entrada/salida de estas glándulas. Las glándulas también tendrían un ángulo natural de tal manera que, de pie, naturalmente hace que el agua se drene para evitar que se formen enfermedades de tipo neumonía cuando se exponen al agua. Es probable que el agua entre a menudo en estas glándulas, pero esto no sería un problema grave considerando la gran cantidad de estas glándulas en la persona. Sin embargo, estar a mitad de camino en el agua significaría respirar la mitad de eficientemente, por lo que si está buscando agregar una debilidad, requerir que estas criaturas caminen a través del agua podría ponerlas en desventaja.

Utilice un mayor grado de respiración anaeróbica.

Es un mecanismo que ya existe en los humanos y nuestros músculos lo usan todo el tiempo cuando tenemos saltos repentinos en la cantidad de trabajo que hacemos, o cuando no tenemos oxígeno suficiente. Es la forma más rápida de obtener energía, mucho antes de que su metabolismo aeróbico pueda adaptarse a cualquier carga.

Véase el capítulo 3 de este documento:

Esta propiedad permite un rendimiento a corto plazo que supera con creces los niveles que se pueden manejar aeróbicamente.

Su súper soldado debería tener un corazón y un hígado más fuertes para permitir un transporte y procesamiento más rápidos del lactato resultante. También tendrá vasos sanguíneos más grandes. De esta forma podrá mantener la reacción anaeróbica mucho más tiempo sin necesidad de empezar a respirar más.

Entonces, ya hay algunas respuestas excelentes en esta publicación, pero siento que hay algunas cosas simples que pueden haberse pasado por alto.

En primer lugar, los humanos pueden hacer resistencia mejor que casi cualquier criatura en el planeta, así que en lugar de cambios importantes, ¡vaya a la optimización! Otras publicaciones ya han mencionado más hemoglobina para transportar mayores cantidades de oxígeno en la sangre. Sigue con cosas como esta. Pulmones más grandes con más área de superficie significan más capacidad de aire y una difusión más rápida de oxígeno en la sangre y de dióxido de carbono fuera de la sangre. Un corazón más grande y más poderoso tendrá un mayor volumen sistólico, lo que permitirá que el oxígeno llegue a los músculos y que se eliminen los productos de desecho, como el muy problemático ácido láctico. Una extracción de oxígeno más eficiente también ayudaría. El ser humano promedio solo extrae un pequeño porcentaje de oxígeno de la sangre, lo que significa que cuando exhalas todavía hay una cantidad significativa de oxígeno en la respiración exhalada.

Como mejora secundaria, agregue enzimas a los músculos de su súper humano que descomponen los desechos metabólicos a un ritmo mucho mayor. Esto no ayuda directamente al sistema respiratorio, pero mejorará en gran medida la resistencia porque una vez que se acumulan demasiados desechos metabólicos, sus músculos se detendrán sin importar cuánto se esfuerce.

Entonces, para resumir, pulmones más grandes con más área de superficie, corazón más fuerte, más hemoglobina (aunque no demasiada, ¡la sangre será demasiado espesa para bombearla!), extracción de oxígeno más eficiente y enzimas que catalizan los desechos metabólicos y hacen que se descompongan. ¡mucho mas rápido!

Dos años tarde para la fiesta, pero aún así puedes buscar algo llamado Respirocitos. (Básicamente cápsulas de alta presión que almacenan oxígeno, muchode oxígeno) Hay muchas campanas y silbatos adjuntos en los artículos en línea, pero puede hacer que los respirocitos en el cuerpo de nuestro soldado se vuelvan tontos, en el sentido de que solo actúan como reservas de oxígeno y nada más. Esto elimina mucha complejidad de su diseño. Su estructura química es un diamanteide hueco, pero si su súper soldado está produciendo cosas como grafeno y nanovarillas de diamante biológicamente, no hay razón para que no pueda hacerlo de forma nativa también. El único problema es que no son portadores pasivos de oxígeno (utilizan glucosa para absorber oxígeno), por lo que si los convierte en su constituyente principal de la sangre, prepárese para alimentar a su soldado con mucha más comida. Me imagino que la falta de absorción pasiva también los hace algo lentos, por lo que en situaciones de alta actividad, podrían terminar siendo un pobre sustituto de la hemoglobina.

Sin embargo, podrían reemplazar o reforzar la mioglobina, en su función como depósitos de oxígeno citoplasmático. La mioglobina actúa de forma pasiva, pero las reservas de oxígeno en la mioglobina se reponen cuando la criatura está en reposo de todos modos, por lo que no es tan exagerado suponer que los respirocitos podrían almacenar oxígeno usando glucosa cuando el soldado está descansando y comiendo. Combine esto con una hemoglobina superior y un sistema respiratorio aviar, y obtendrá la receta para un soldado que puede contener la respiración durante horas o correr kilómetros.sin necesidad de respirar. Esto también tiene beneficios secundarios, como reducir la necesidad de tener una frecuencia cardíaca alta en momentos de estrés (por ejemplo, la frecuencia cardíaca de los mejores atletas es más baja que la de los humanos no entrenados en el mismo nivel de esfuerzo, pero ajustado a 11), causando menos desgaste del sistema cardiovascular en general. Y también puede hacer que los respirocitos realicen otras funciones, como absorber gases libres en el torrente sanguíneo cuando se mueven de alta a baja presión. (Así que no más curvas de buzo)

¿Alguna idea sobre esto, alguien?

La evolución tiene un largo camino por recorrer

@Ender_look dio una buena revisión de algunas mejoras básicas, pero la evolución tiene un largo camino por recorrer. Así que sigamos jugando con eso...

Sistema respiratorio adecuado

Las aves son un buen comienzo, pero finalmente inhalan y exhalan a través de la misma tubería, comenzando en la faringe para ingerir alimentos porque los peces originalmente tragaban aire. El sistema debe mejorarse para que la inhalación sea constante .y la exhalación tiene su propio orificio. Convertiremos el saco de aire posterior en una bomba de dos cámaras con aurícula, ventrículo y una "postaurícula" (como la expansión de la aorta para la sangre) para que haya una corriente constante de presión de aire que pasa a través de los pulmones. . El saco anterior estará conectado directamente con el exterior por un orificio que siempre está pasando aire hacia afuera, lo que hace que sea relativamente factible endurecerlo contra infecciones. Por ahora podemos dejar la conexión de la faringe para filtrar el aire entrante y proporcionar una vía refleja para expulsar la mucosidad de las entradas, a pesar del riesgo de asfixia (veo pocas razones para pensar que las traqueotomías son una gran cosa).

Nuestro bazo realmente funciona, la mayoría de nosotros simplemente no sabemos cómo usarlo.

Según informes recientes , los pescadores de perlas tradicionales hacen uso de sus bazos con la misma eficacia que cualquier mamífero marino. A veces, el ritmo lento de la evolución es algo bueno. :)

Agentes oxidantes

Hay muchas formas de fermentar azúcares para obtener energía, todas con un rendimiento muy bajo. Tu soldado superior necesita su propio tanque oxidante, como un cohete. Dos opciones:

1. Después de eliminar el uso anterior de la glándula tiroides, que es una de las chapucerías más ridículas de toda la biología y debe ser reemplazada por un sistema de hormonas juveniles de insectos que no necesita yodo, ahora usa esa glándula para almacenar grandes cantidades de I2 en forma oxidada. I2 sería sólido, pero podemos mezclarlo con una pequeña cantidad de algo pegajoso para que sea un poco más manejable. Necesitarás una estructura de membrana de folículo muy resistente; por lo general, el cuerpo solo maneja I- como un ion o en la hormona tiroidea. Cuando el oxígeno es bajo, el yodo se utilizará para regenerarlo. (Hay un costo energético al hacerlo porque el oxígeno es un mejor oxidante, pero puede tener reservas de energía y oxidante a la mano alrededor de su nueva tiroides)

2. Tratemos de diseñar una enzima que pueda almacenar O8 de manera estable y descomponerlo de manera segura cuando sea necesario. O8 es como O2, pero 8 oxígenos en un anillo como azufre. Compuesto terriblemente improbable en la química ordinaria. Pero si hacemos esto, podemos almacenar cuatro veces más oxígeno por 'mioglobina', y vamos a intentar desarrollar una pequeña proteína.

Estado de enganche muscular

El músculo liso puede "engancharse" a sí mismo para que permanezca contraído sin producción de energía, al desfosforilar la miosina. El músculo esquelético de sus soldados debería tener un potencial similar, bajo regulación voluntaria, para que puedan llevar cargas pesadas en músculos específicos sin esfuerzo.

Metabolismo eléctrico completo

Los modelos avanzados deberían poder convertir el agua en H2 y O2 circulantes utilizando electricidad pura en un sitio de recarga, y luego metabolizarlos nuevamente en los músculos para obtener energía adicional.