Blod - den livgivande vätskan

Alla djur har blod. Hos ryggradsdjur är det rött, medan leddjur och andra kan ha helt andra färger på blodet. Gemensamt är att det transporterar syre, det nödvändiga grundämnet som alla djur behöver till sina organ.
Evolutionen har lett fram till alltmer komplicerade och förfinade system för att förse kroppens organ med syre – och för att reglera vilka organ som ska prioriteras, till exempel däggdjurens parallellkopplade blodsystem och fåglarnas seriekopplade.

Blodet har alltid haft en viss mystik omkring sig. Primitiva kulturer har ansett att själen sitter i blodet, blod har spelat en stor roll vid offerritualer, kristna dricker Jesus blod symboliserat av vin, man pratar om blodsband och blodslinjer och så vidare.
Att blodet är viktigt tycks människor alltid ha insett, men först med den moderna vetenskapen blev det tydligt på vilket sätt. Idag vet man mer om dess uppbyggnad och olika anpassningar både hos djur och hos människor. Blod har en rad uppgifter, men den viktigaste måste nog ­sägas vara att transportera runt syre i kroppen. Men olika varelser har sina egna lösningar på hur delarna som hör till transportsystemet ska fungera. Färg på blodet, blodkropparnas form och hur hjärta och lungor arbetar; naturen har finurliga och innovativa lösningar på det mesta.
 

Hjärt- lungapparaten
Alla celler i ett djur behöver syre, och det är blodet som sköter transporten av detta. Men det krävs också någonting som pumpar runt blodet och något som samlar in syret från omgivningen. Hos oss människor är det hjärtat som står för transporten medan lungorna står för syreinsamlingen. Men djur behöver inte alltid ha lungor för att få i sig syre utan olika arter har löst det på olika sätt. De tidigaste djuren levde i vatten och andades genom huden, precis som vissa djur kan göra än idag, till exempel grodor. Små organismer, som många slags maskar, har mycket tunn hud och kan ta upp syre från luften direkt genom den. Små djur har även stor kroppsyta i proportion till sin volym och kan därför ta upp förhållandevis mer syre. Dessutom kan syret spridas snabbare i en liten kropp än i en stor.
Då behövs inga gälar eller lungor och blodkärlsystemet är oftast enkelt eller saknas helt. Senare i utvecklingen uppkom djur med avancerade ­organ – gälar – som tog upp syre ur vattnet. ­Gälar har veckad yta eller är starkt förgrenade vilket gav en stor yta så att stora mängder syrgas lätt kunde tas upp.
För cirka 400 miljoner år sedan tog sig de ­första djuren upp på land. Nya typer av andnings­organ uppstod i den nya miljön. Insekterna utvecklade till exempel trakéer, ett fint förgrenat system av luftfyllda rör som når till alla celler i kroppen. Trakéerna utvecklades från inbuktningar på huden och hos de första ryggradsdjuren uppstod lungor på liknande sätt, fast från utbuktningar på tarmen. Våra lungor är alltså ursprungligen bildade från tarmkanalen hos våra tidiga ­föregångare vilket förklarar det opraktiska ­förhållandet att ­luftstrupe och matstrupe hänger ihop i svalget som hos oss och andra ryggradsdjur på land.
 

Ett hjärta hos en människa är egentligen två pumpar i en. Bild: IBL

Ett hjärta hos en människa är egentligen två pumpar i en. Bild: IBL

Dubbelpump och parallellsystem
Blod behöver pumpas runt i kroppen och det är hjärtat som sköter om den saken. Men precis som djur har löst syreupptaget på olika sätt så finns det också olika lösningar på hjärtfrågan. Maskar har enkla hjärtan som består av särskilda blodkärl som kan pumpa med hjälp av muskler i blodkärlets väggar. Mer avancerade hjärtan som till exempel hos ryggradsdjur, har en komplicerad uppbyggnad med olika rum – kammare och förmak. Hos däggdjur och fåglar har hjärtat fyra rum, två förmak och två kammare.
Hjärtmuskeln ger blodet fart så att det förs ut i hela kroppen genom blodkärlen och det sker hos däggdjur och fåglar i två kretslopp samtidigt; hjärtat är alltså ett slags dubbelpump. Från hjärtats högra kammare förs blodet ut i lilla kretsloppet, som går till lungorna och sedan tillbaka till hjärtat. I lungorna avges koldioxid som bildas som biprodukt till ämnesomsättningen från blodet, som istället tar upp syre från den luft vi andats in. Tillbaka i hjärtat pumpas blodet nu från den vänstra kammaren ut i det stora kretsloppet. Det går till kroppens alla organ, och därefter åter till hjärtat och in i lilla kretsloppet.

Trerummare
Groddjur och reptiler har istället tre rum i hjärtat, utom krokodilen som har fyra rum. Det finns en stor skillnad mellan att ha tre eller fyra rum. Hos fåglar och däggdjur är de två separata kretsloppen kopplade i serie med varandra. Två rum pumpar syrerikt blod ut till organ som behöver det och syre­fattigt blod till lungorna för att laddas med syre igen.
Hos grodor och de flesta reptiler som endast har tre rum pumpar samma kammare blod till både lungorna och till kroppens organ. Blodet från båda kretsloppen kommer sedan tillbaka till denna kammare. Hos dessa djur är de båda kretsloppen därför parallellkopplade, inte seriekopplade. Det gör att djuren kan ha olika blodflöden i de båda kretsloppen.
Grodor kan strypa blodflödet till lungorna och ändå ha ett högt flöde i kroppskretsloppet, vilket är energibesparande. Det kan grodorna utnyttja vid exempelvis dyk då lungorna inte används. Grodor som övervintrar i botten av vattensamlingar behöver inte andas med sina lungor eftersom deras syrebehov är lågt och de klarar sig med hudandning.
Dykande däggdjur, som valar och sälar, behöver lagra mycket syre för att kunna stanna under vattnet länge. Att lagra det i lungorna är inte så effektivt, så deras syrelager finns framför allt i blodet, i musklerna och i en del andra organ. Alltså är det egentligen slöseri med energi att låta blodet passera lungorna när de är under vattnet, men med fyrakammarskonstruktionen blir det ändå så. Fördel trerummare för dykande djur, alltså.

Rött, gult, blått, grönt…
Syre transporteras till kroppens olika delar med blod eller med hemolymfa. Hemolymfa kallas den motsvarighet till blod som finns hos djur med öppet kärlsystem, bland annat leddjur och de flesta blötdjur.
Blod och hemolymfa är vattenlösningar och syremolekyler är mycket dåligt lösliga i vatten. Därför är blodet fyllt av särskilda proteiner som binder syret och transporterar det. Hos oss människor, liksom alla andra däggdjur, transporteras syret med hjälp av proteinet hemoglobin som finns i stora mängder i de röda blodkropparna. Det är hemoglobinet som ger vårt blod dess röda färg.
Från lungorna pumpar hjärtat blodet ut till kroppens vävnader. När de röda blodkropparna lämnat ifrån sig syret förlorar hemoglobinet sin färg och blodet blir mer mörklila än rött. Hemoglobin är ett mycket vitt spritt protein och finns hos många olika slags djur. Olika slags hemoglobinmolekyler har förmodligen utvecklats flera gånger i djurvärlden.
Men det är inte självklart att alla levande varelser har rött blod. Hos ryggradsdjuren har de allra flesta det, men det finns två kända undantag. Det ena är vissa benfiskar, exempelvis ålen, vars larver saknar hemoglobin. Det andra fallet gäller några abborrliknande fiskarter inom familjen isfiskar (Channichthyidae). Dessa lever i det kalla havet runt Antarktis och hos den här familjen saknar flera ­arter det röda hemoglobinet. Deras blod är därför genomskinligt eller vitaktigt istället för rött.
 

Blått blod
Hos de ryggradslösa djuren finns det en större variation med färg på blod. Precis som hos ryggradsdjuren är det de syretransporterande molekylerna som ger blodet dess färg. Man känner till fyra typer av syretransporterande molekyler bland de ryggradslösa djuren: hemoglobiner (som blir klarröda när de binder syre och mer mörklila eller brunaktiga utan syre), klorokruoriner (som är gröna), hemerytriner (rödaktigt violetta när de binder syre och färglösa utan syre) och hemocyaniner (klart blåa när de binder syre och färglösa utan syre). De gröna klorokruorinerna finns bara hos fyra familjer bland havsborstmaskar. Hemerytriner finns hos ett fåtal djur, bland annat armfotingar och vissa havslevande maskliknande djur.
Hemocyaniner har en vidare spridning och finns hos många leddjur som kräftdjur och spindeldjur, samt hos blötdjur som bläckfiskar och snäckor. Hemocyaniner har antagligen utvecklats två gånger under evolutionens gång – en gång hos leddjuren och en gång hos blötdjuren. Hemocyanin fungerar i flera avseenden annorlunda än hemoglobin. Bland annat binds en syremolekyl till två kopparjoner bundna till hemocyaninet, inte till en järnjon som i hemoglobinets fall. Djur med hemocyanin i blodet har därför ett klarblått blod.
Djur som transporterar syre med hemocyanin har heller inga blodkroppar där proteinet ingår, utan proteinet finns löst direkt i blodet. Ett exempel på djur med blått blod är dolksvansarna, havslevande leddjur som är närmare släkt med spindlar än med kräftdjur.
 

Röda blodkroppar är vanligtvis runda och platta hos däggdjur. Ett undantag är kamelen som har ovala, vilket gör att deras blod kan innehålla en större andel vatten utan att blodkropparna spricker. Bild: IBL

Röda blodkroppar är vanligtvis runda och platta hos däggdjur. Ett undantag är kamelen som har ovala, vilket gör att deras blod kan innehålla en större andel vatten utan att blodkropparna spricker. Bild: IBL

Anpassningsbara blodkroppar
Många djur har sina syretransporterande molekyler fritt löst i blodet, så är till exempel alltid fallet med hemocyanin. Ryggradsdjuren har däremot sitt hemoglobin packat i celler som kallas röda blodkroppar. Dessa celler är vanligen ovala och har vanligen, precis som celler brukar ha, en cellkärna. Däggdjurens röda blodkroppar förlorar dock sin cellkärna när de mognar, och de är inte heller ovala som hos andra ryggradsdjur. Till formen påminner de istället om bildäck; runda och tillplattade, tunnare på mitten än på kanten. Ett undantag är märkligt nog kamelfamiljen. Kameler och lamadjur har ovala röda blodkroppar, vilket förmodligen bidrar till att blodkropparna kan ta upp mycket vatten med osmos utan att spricka. Uttorkade kameler kan snabbt dricka enorma mängder vatten när de når vattenhålen, upp till tio liter per minut. Blodplasman, vätskan som blodkropparna ”simmar” i, späds då kraftigt, vilket gör att de tar upp vatten. Hos andra däggdjur spricker blodkropparna vid ett så ymnigt vattenintag.
Anpassningar hos blodkropparna hjälper även andra djur. Kaskeloten, en av de stora valarna, är känd för att kunna genomföra djupdyk på närmare 2 000 meter. De kan göra sina långa dyk tack vare att de har en högre koncentration av blodkroppar än landlevande däggdjur. De kan även lagra syre i musklerna när de ligger och andas vid ytan innan ett djupdyk. I musklerna binds syret av myoglobin, ett kemiskt ämne som liknar hemoglobin. Likt många andra dykande däggdjur stänger kaskeloten dessutom av blodflödet till delar av kroppen under dykningen och låter det mesta gå till hjärna och hjärta.
Hjärnor är krävande syrekonsumenter. Däggdjurens avancerade hjärnor kräver ständig tillgång till syre. Hos människor väger hjärnan omkring 1,2 kg, cirka två procent av kroppsvikten, men den konsumerar 20 procent av allt syre som hjärtat pumpar runt med blodet. Är hjärnan utan syre i tre till fyra minuter uppstår lätt skador.
En annan konstruktionsmiss med människan är vår upprätta gång, ­vilket gör att blodtrycket lätt sänks i den känsliga hjärnan. Det ställer särskilda krav på att hjärtats slag förmår hålla uppe blodtrycket i huvudet. Sjunker blodtrycket för mycket svimmar vi och faller omkull. Då rusar blodet praktiskt nog till i huvudet igen.
 

Både högt och lågt
På höga höjder är det också ont om syre. I Andernas berg i Sydamerika lever bland annat lamadjur på upp till 5 000 meters höjd. För att klara den låga syrehalten i luften har lamorna upp till fyra gånger så många röda blodkroppar i blodet som normalt. De har också andra anpassningar som fler kapillärer, alltså de tunna, fina blodkärl som går genom kroppens vävnader, samt myoglobin i musklerna likt kaskeloterna. Myoglobin ökar möjligheterna att lagra syre i musklerna och underlättar deras arbete.
Vi människor kan anpassa oss till hög höjd och luft med låg syrehalt genom att vistas där under en tid. Mängden röda ­blodkroppar ökar då. Idrottsmän brukar höghöjdsträna för att öka upptaget av syre och därmed prestations­förmågan inför tävlingar.
 

Blodkroppsfabrik
Hos däggdjur produceras blodkroppar i benmärgen. Benmärgen finns i skelettben och innehåller stamceller som kan ge upphov till bland annat alla typer av blodkroppar: röda blodkroppar, flera typer av vita blodkroppar samt blodplättar. De vita blodkropparna deltar i kroppens immunförsvar och blodplättarna i blodets koagulering.
Hos fåglar saknar många skelettben benmärg och innehåller istället luft. Det är särskilt märkbart hos goda flygare och är en anpassning som gör fågelkroppen lättare. Trots det har många fåglar benmärg i flera skelettben och deras benmärg bildar röda blodkroppar på samma sätt som hos däggdjuren. Hos vuxna fåglar bildas röda blodkroppar även i mjälten, något som inte förekommer hos vuxna däggdjur men väl hos däggdjursfoster. Under fosterutvecklingen kan hos både fåglar och däggdjur röda blodkroppar bildas på andra ställen i kroppen än i benmärgen och mjälten.
 

Två varv runt jorden
I det tvåkretssystem som finns hos däggdjuren skiljer man på de blodkärl som leder syresatt blod från hjärtat och de blodkärl som leder syrefattigt blod till hjärtat. Artärer för syrerikt blod ut i kroppen och blodet är mer ljusrött i färgen.
Ju längre bort från hjärtat de löper desto mer förgrenar de sig och desto mindre blir de. De tunnaste kärlen kallas kapillärer och är smalare än ett hårstrå. Längden av våra blodkärl är förbluffande. Sätter man ihop en människans blodkärl blir den totala längden 9 600 mil vilket är mer än två varv runt jorden.
Hos oss människor delas blodet in i olika blodgrupper. Den vanliga indelningen är det så kallade AB0-systemet där grupperna är A, B, AB och 0. Indelningen utgår från att de röda blodkropparna kan ha olika slags antigen (molekyler som triggar immunförsvaret att bilda antikroppar) på sin yta, och om man inte har dessa molekyler naturligt vill immunförsvaret förgöra dem. Behöver man en blodtransfusion måste blodet därför komma från någon med samma blodgrupp, alltså med samma slags molekyler på blodkropparnas yta.
Rh-systemet är en annan indelning som kompletterar AB0, där Rh+ och Rh– är de två varianterna. Tillsammans ger det åtta olika blodgrupper.
Egentligen är AB0/Rh-systemet en förenkling och man har hittat över 600 olika slags antigen som kan påverka hur väl det blod man får stämmer med det man redan har. Om man tog hänsyn till alla dessa antigen och kombinationer av dem skulle antalet blodgrupper bli ofantligt.
Förmodligen finns det blodgrupper liknande de hos människan hos de flesta däggdjur, men det är dåligt undersökt. Våra närmaste släktingar, schimpanserna, är till viss del undersökta och deras blodgrupper delas upp i två olika system som liknar människans. Det har spekulerats i om schimpansblod skulle kunna användas till blodstransfusioner eftersom det rimligen är ganska likt människoblod, men riskerna anses vara för stora och några sådana transfusioner har inte gjorts. Risken för immunologiska reaktioner är förmodligen mycket stora.

Material från
Allt om Vetenskap nr 9 - 2015

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter