כיצד אנשים החיים בגבהים מותאמים לנשימה באוויר דל בחמצן?
נשימה באוויר דל בחמצן
מה בין התאמה (adaptation) להסתגלות- התאקלמות(acclimation) ?

הסתגלות - היכולת של אורגניזם לעבור שינוי מורפולוגי או פיסיולוגי הפיך בהשפעת שנויים סביבתיים.
התאמה - התכונות התורשתיות (מורפולוגיות, פיסיולוגיות, התנהגותיות) שנבררו במהלך האבולוציה ושמגדילות את סכוייו של הפרט לשרוד ולהעמיד צאצאים בסביבה נתונה.
אילו שנויים הקשורים במערכת הנשימה יחולו בגופו של אדם החי בגובה פני הים ועובר
למספר חודשים לגור במקום גבוה? האם השנויים האלה הם ביטוי להסתגלות או
להתאמה? נמקו.
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.

עוד על דרכי הסתגלות לחיים בגובה
יותר מ-22 מיליון בני אדם בעולם חיים באופן קבוע במקומות גבוהים יותר מ - 3500 מ'. חיים בגובה כזה יכולים לגרום לאנשים אחרים להרגיש רע מאוד, בשל לחץ החמצן הנמוך.

תמונות של אזורי מחיה בגבהים
כיצד אוכלוסיות אלו מותאמות לחיים בגובה זה?
חוקרים נסו למצוא מה מאפשר את יכולתם המופלאה של אנשים שחיים באיזורים גבוהים, אשר רוב פרנסתם מבוססת על עבודה פיזית - בעיקר חקלאית, לתפקד ביעילות בסביבת מגורים דלה בחמצן.
השערת החוקרים הייתה שלאנשים החיים בגבהים כאלה יש רכוז המוגלובין בדם גבוה .

  על מה מתבססת השערת החוקרים?
  את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.
תאור המחקר
    במחקר גדול נבדקו 3 אוכלוסיות של אנשים:
  • טיבטים שחיים בהרי נפאל באסיה
  • אינדיאנים משבט איימרה, שחיים בהרי האנדים בדרום אמריקה
  • שתי האוכלוסיות האלה חיות בגובה 3800 - 4100 מ' מעל פני הים, לשתי האוכלוסיות מרכיבים פיזיים דומים.
    תוכלו לקרוא על כך במאמר שאלות באבולוציה (קטע 2 )
  • אוכלוסייה אחת החיה באיזור גובה פני הים. היו בסיס ליחוס.

נערך מעקב מקיף נפרד ב - 12 כפרים בכל אחד מהאיזורים. בכל כפר נבדקו גברים ונשים בני
15 -45 אשר היו בריאים ולא סבלו ממחסור בברזל (לפי מבחני מעבדה). לכל הנבדקים היה אורח חיים דומה והם לא עישנו ולא צרכו אלכוהול.
הוצאו מהמחקר נשים בהריון וכן נשים שילדו בשנה לפני המחקר.
הריכוז הממוצע של ההמוגלובין של אוכלוסיות 12 הכפרים בנפאל ובהרי האנדים ובגובה פני הים בארה"ב מוצג בטבלה 3 שבגליון.
(הריכוז בממוצע של ההמוגלובין בגברים הוא גבוה במקצת מריכוזו בנשים. בטבלה נתונים ממוצע אוכלוסייה גברים ונשים).
  1. חשבו את הממוצע של ריכוז ההמוגלובין בשלוש האוכלוסיות.
  2. החוקרים הקפידו מאד בבחירת האנשים שהשתתפו בניסוי. אך האם אכן המדגם אחיד? במקרה זה נקבע כי אם אחוז ס.התקן מהממוצע אינו עולה על 5, המדגם אחיד . בדקו את אחידות המדגם.
  3. סכמו את תוצאות המחקר בהשוואה להשערה של החוקרים.
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.

תוצאות המחקר, הפתיעו את החוקרים. הם הניחו שרכוז ההמוגלובין בשתי האוכלוסיות החיות בגובה יהיה דומה, ויהיה גבוה מזה של האוכלוסיה שחיה בגובה פני הים.

4. כדי לאשש את המסקנות מהתוצאות רצו החוקרים לבדוק:
א. האם ההבדל ברכוז ההמוגלובין באוכלוסייה החיה בגובה פני הים לעומת אוכלוסיית הטיבטים הינו מובהק?
ב. האם ההבדל ברכוז ההמוגלובין באוכלוסייה החיה בגובה פני הים לעומת אוכלוסיית ה"איימרה" הינו מובהק?

כאשר בנסוי נמצא שיש ממוצעים דומים בערכם, יש לבדוק האם ההבדל מובהק בין הקבוצות ואין זה הבדל מקרי כלומר: יש לבדוק אם ההבדל אינו נובע מן ההטרוגניות הטבעית שקיימת בכל אוכלוסיה .
הכלי הסטטיסטי הטוב לבדיקת מובהקות בהבדלים בין ממוצעים הינו מבחן T
השתמשו במבחן T כדי לענות על שאלות 4 א' ו- 4 ב'.
שימו לב !
בשני המבחנים שנערוך אנו מניחים שהאוכלוסיות בעלות שונות שווה.
5. בדקו בכל אחד מהמבחנים (העונים של שאלות א' וב') על איזה סוג מבחן מדובר
(כמה זנבות) בהתאם להנחה הראשונית של החוקרים ?
6. מה ניתן להסיק על סמך התוצאות של מבחן ה T ?
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.
הממצאים בניסוי מעידים על צורת התאמה שונה של שתי אוכלוסיות אשר נחשפו לאותו לחץ סביבתי של מחסור בחמצן.
התעלומה לגבי דרך ההסתגלות של האוכלוסייה הטיבטית לא נפתרה.
באיזה דרך מותאמת האוכלוסיה הטיבטית לחיים בגובה?
כדי לענות על שאלה זאת נערכו לאחרונה כמה מחקרים. במחקרים האלה בדקו מדדים שונים בעת השאיפה והנשיפה של אוויר, באוכלוסיות הטיבטיות וה"איימרה".
אחד הגזים שנבדקו היה - NO חנקן חד-חמצני.
בשלושת מקומות המחיה, שבהם נערכו המחקרים, רכוז ה- NO באויר היה זהה.
חנקן חד חמצני נחשב לגז מזהם, אך בכמויות קטנות הוא שותף לתהליך הנשימה.

על השפעת ה- NO והשפעת גזים אחרים
רפואה משלימה מסייעת להפחתת זיהומים ותמותה מניתוחי לב

רמת ה-NO בגופם של נשים וגברים מ-3 אוכלוסיות בגילים שונים.


מתוך האתר
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v414/n6862/full/414411a0_fs.html
תפקיד ה- NO במערכת העצבים
7. התבוננו בעקומים וענו, באיזה אוכלוסייה יש רכוז גבוה יותר של גז NO בגוף?
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.
ההסבר האפשרי לכך:
במחקר התגלה שבגוף הטיבטים יש NO פי 2 יותר מאשר בגופם של אנשים שנמצאים בגובה פני הים. כלומר לכל אחת מהאוכלוסיות יש יכולת שונה להחזיק רמות גבוהות של NO בגוף (אשר נקשר גם הוא דרך ההמוגלובין).
ל- NO יש השפעה על הגמישות והקוטר של צנורות הדם. בריאות הוא מגביר את זרימת הדם ומוריד את לחץ הדם בריאות.
על ידי הגבה של הגז NO עם ההמוגלובין, ה-NO מגביר את החמצון של ההמוגלובין ומשפר את הסעת החמצן לרקמות.
לפגים שריאותיהם עדיין אינן מפותחות, נותנים באינקובטור אוויר מועשר ב- NO.
8. על סמך תוצאות הניסוי, אפשר לומר שיש יותר מדרך התאמה אחת לחיים בגבהים. כתבו את הדרכים האפשריות:
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.

8. אם היינו מעבירים אוכלוסיה טיבטית לאיזורים שנמצאים בגובה פני הים, ובודקים את המדדים הבאים:
מבנה הגוף, גודל הראות, ריכוז ה-NO בגופם , רכוז ההמוגלובין האם היינו מוצאים שנויים
בגלל המעבר ?
האם השינויים היו באים לידי ביטוי כבר לאחר מספר חודשים? האם רק בטווח ארוך? בטווח של 200 שנה או בטווח של 1000 דורות?
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.