Ähnlich wie sich bestimmte Kulturen an das Leben in extrem großen Höhen angepasst haben, was wären die evolutionären Auswirkungen, wenn die Menschen heute auf einen Planeten mit Atmosphärendruck gebracht würden, der einer frühen Erde nicht unähnlich ist? Stellen Sie sich etwas sauerstoffreiches vor, etwa 4 bar Atmosphärendruck. Der Haken an der Sache ist, dass die Schwerkraft nur 80 % der Schwerkraft der Erde ausmacht (denken Sie an die Schwerkraft der Venus im Vergleich zur Erde).
Ich verstehe, dass Menschen, die in einer sauerstoffreichen Welt mit geringerer Schwerkraft leben, sich anpassen könnten, um im Vergleich zu den heutigen Menschen im Durchschnitt größer und dünner zu werden, aber ich weiß nicht, welche Auswirkungen der atmosphärische Druck auf dieses Wachstum haben würde – würden sie es werden größer, aber "stärker" (dh dichtere Knochen) im Vergleich zu Menschen von der Erde? Ich bin kein Wissenschaftler und daher haben mich meine Versuche, dies zu recherchieren, bestenfalls verwirrt! Irgendwelche Ideen, die Sie vorschlagen könnten, würden sehr geschätzt.
Gewicht 80 % erdnormal: Kleine Anpassungen, weniger Muskelmasse nötig, vielleicht etwas größer, vielleicht dünnere Knochen. Herz erwähnt wurde, würde wahrscheinlich ein kleineres Herz ausreichen, da der Muskelbedarf geringer ist. Hämoglobin kann nur so viel Sauerstoff transportieren, dass die Menge des Bluttransports sehr ähnlich sein sollte, wenn man den reduzierten Sauerstoffbedarf kleinerer Muskeln ignoriert, die Blutviskosität wäre unverändert, der erforderliche Druck wäre etwas geringer, also wird die Durchblutung vielleicht aus zwei Gründen etwas einfacher .
Luftdruck 400 % Erde normal:Während diese schwerere Atmosphäre einen größeren Pumpaufwand erfordert, ist sie auch sauerstoffreicher, sodass möglicherweise die gepumpte Luftmenge reduziert werden könnte. Da Sie bei einer Frage wie dieser ziemlich genau von einer Neugestaltung ausgehen, die auf optimalen Änderungen basiert, sollten Sie mit einer Änderung der Reaktion auf Kohlendioxid rechnen. Menschen haben keine Sauerstoffsensoren, sie haben CO2-Sensoren. Das Gefühl des Sauerstoffmangels ist eigentlich eine Reaktion auf erhöhte CO2-Werte. Deshalb sind Inertgase gefährlich, man merkt nicht, dass Sauerstoff reduziert wird, wenn er durch das Inertgas verdrängt wird. Passen Sie also entweder die CO2-Empfindlichkeitsreaktion an oder verschwenden Sie Energie, indem Sie viel Luft pumpen, nur um den CO2-Gehalt niedrig zu halten. Ich bin mir nicht sicher, wie viel Toleranz gegenüber erhöhtem CO2 wirklich möglich ist, daher bietet dies möglicherweise keine nützliche Optimierung, wenn Sie genauso viel CO2 wie wir ablassen müssen.
Sauerstoffpartialdruck 400 % der Erde normal: Kein Problem, wenn es Ihnen nichts ausmacht, zu sterben und viele schmerzhafte und schwächende Symptome aufgrund von Sauerstoffvergiftung zu haben. bevor du wirklich stirbst. Nun, das und einige andere Probleme auch.
In Ihrem Szenario atmen Sie 0,84 bar Sauerstoff statt der 0,21 bar, die wir tun. Innerhalb von 90 Minuten würden viele Menschen ernsthafte Gesundheitsprobleme haben (weitgehend reversibel, wenn die Ursache des Problems behoben wird). Aber die langfristigen Auswirkungen sind tief in unserer Biologie verankert, da freie Sauerstoffradikale vorherrschen. Das Hydroxylion würde Sie töten, da es lebenswichtige Systeme wie Nieren, Lungen und jedes andere Organ schädigt, da es die Lipide in jeder Zellwand abbaut. Sogar Knochen werden durch Sauerstoffvergiftung geschädigt.
Der Körper hat Mechanismen zur Bewältigung unseres Sauerstoffgehalts, aber für Ihr Szenario müssen sich grundlegende Änderungen ergeben. Es wird allgemein angenommen, dass das Sauerstoffanreicherungsereignis, auch bekannt als Sauerstoffkatastrophe , für ein großes Aussterben aufgrund des Sauerstoffaufbaus über einen Zeitraum von einigen tausend bis einigen zehntausend Jahren verantwortlich ist. Das heißt, Sie hätten wirklich keine Zeit, ausreichende Bewältigungsmechanismen zu entwickeln. Der Mangel an tierischem Leben bedeutete, dass freier Sauerstoff nicht schnell genug durch nicht-biotische Mechanismen entfernt wurde, um viele anaerobe Arten lebensfähig zu halten. Wenn wir nun davon ausgehen, dass die Menschen einige hundert Millionen Jahre später ankamen, wären die Sauerstoff-Bewältigungsmechanismen notwendigerweise in allem tierischen Leben vorhanden (andernfalls stirbt man, bevor man sich fortpflanzt).
Sie werden diese Veränderungen vielleicht nicht bemerken (da sie auf zellulärer Ebene auftreten), aber sie wären signifikant und der Körper müsste eine Menge Ressourcen für die Oxidationsprävention und -reinigung aufwenden. Die Beseitigung von Oxidationsschäden ist bereits teuer, dies würde eine dramatische Änderung des Ressourcenverbrauchs bedeuten. Wahrscheinlich wären mehr Redundanzmechanismen sowie aggressivere Bereinigungsmethoden erforderlich. Eine höhere Apoptoseratewäre auch ein wahrscheinliches Ergebnis. Höhere tierische Formen haben möglicherweise nicht die Fehlerspanne, die erforderlich ist, um weiter zu funktionieren – dh die Summe der Ressourcen, die für Atmung, Kreislauf, Verdauung, Berechnung usw. erforderlich sind, könnte angesichts der zusätzlichen Belastung die verfügbaren Ressourcen übersteigen, wenn die Apoptosebelastung stark zunimmt. Wir arbeiten mit einer viel geringeren Marge, als die meisten Menschen glauben. In stressigen Zeiten sind die Margen noch dünner. Schwangerschaft und Stillzeit könnten die Geburt eines Kindes in eine sehr marginale Ergebniszone drängen. Denken Sie daran, dass die Geburt sowohl für das Baby als auch für die Mutter sehr gefährlich war und es wieder sein wird, wenn die moderne Medizin verlieren würde. Schon jetzt ist die Geburt eines Kindes der sechsthäufigste Todesfall bei Frauen zwischen 20 und 34 in den USA.
Vielleicht könnten Männer die Last teilen, indem sie die Milch bereitstellen, um den Frauen die Möglichkeit zu geben, sich von der Schwangerschaft zu erholen oder eine weitere Schwangerschaft zu beginnen, bevor das Kind abgestillt wird. Viele soziale Anpassungen, aber denken Sie daran, vielleicht könnten Männer statt Frauen nicht oben ohne am Strand gehen.
Waldbrände wären ebenfalls ein großes Problem, denn wenn sie erst einmal begonnen haben, wären sie im Wesentlichen unmöglich zu löschen, es sei denn, Sie gestalten das Pflanzenreich so um, dass es weniger brennbar ist, und Sie werden Megabrände haben.
Pflanzen enthalten ein Enzym RuBisCO , das stark auf hohe Sauerstoffwerte reagiert und zufällig für die Photosynthese von entscheidender Bedeutung ist. Ein hoher Sauerstoffgehalt kann die Photosynthese zum Erliegen bringen. Sie müssen also wahrscheinlich Anlagen umgestalten, auch wenn Sie das Brandproblem ignorieren. RuBisCO ist ein sehr wichtiges und weit verbreitetes Protein in Pflanzen. Es kann sehr schwierig sein, das RuBisCO-Problem zu umgehen.
Was ist mit 4 bar Atmosphäre, aber nur 0,3 bar Sauerstoff?
Dies ist immer noch eine ziemlich sauerstoffreiche Umgebung, Waldbrände werden immer noch ein Problem sein. 0,25 bar O2 ist eine bessere Wahl.
Sie erhöhen also die Inertgasmischung entsprechend. N2 wird in diesem Sinne als Inertgas angesehen und wäre vermutlich im Wesentlichen der Rest der Atmosphäre, abgesehen von etwas Argon, H2O, CO2 und Spurengasen.
Für uns Menschen stellt dies das Problem der Stickstoffnarkose dar . Für 3,75 bar N2 bekommt man nur eine relativ milde Narkose. Ich konnte keine Langzeitexpositionsstudien finden, und da die klinische Grundlage der Inertgasnarkose unklar ist, würde ich es vorziehen, die Wirkung einer Langzeitexposition nicht vorherzusagen. Da künstliche Umgebungen erforderlich sind, um eine Narkose zu induzieren, gibt es meines Erachtens keinen großen Anreiz, die Langzeitexposition zu untersuchen.
Da dies nur eine leichte Narkose-Exposition ist, würde ich davon ausgehen, dass die Anpassung entweder mild oder nicht vorhanden wäre. Vielleicht ein bisschen mehr Rechenleistung im Gehirn, um Mechanismen in Nervenfasern zu kompensieren oder aufzuräumen oder ähnliches.
Durch reduzierte Sauerstoffwerte in hyperbaren Umgebungen vermeiden wir Sauerstofftoxizität. Solche Umgebungen sind oft mit Helium angereichert, da Helium keine Edelgasnarkose verursacht. Es ist schwer zu rechtfertigen, dass ein felsiger Planet einen hohen Heliumgehalt in der Atmosphäre hat, da er dazu neigt, Fluchtgeschwindigkeiten zu erreichen. Ihre geringere Schwerkraft würde den Heliumverlust beschleunigen, sodass Sie wahrscheinlich in der Narkose stecken bleiben, es sei denn, Sie könnten einen starken Anstieg der Neonwerte rechtfertigen. Neon verursacht entweder keine Narkose oder es hat einfach eine deutlich geringere Wirkung im Vergleich zu Stickstoff. Xenon ist tatsächlich schlimmer als Stickstoff, Sie können eine Sauerstoff/Xenon-Atmosphäre verwenden, um die Anästhesie zu ersetzen. Xenon ist zu teuer, um praktisch zu sein, und Sie würden auch wie ein Go'auld klingen.
Ich kann mir keinen guten Weg vorstellen, unsere Lungen usw. anzupassen, um die Probleme der Sauerstofftoxizität in der von Ville Niemi kommentierten Linie zu negieren oder stark zu mildern. Aber angenommen, ich übersehe etwas und es ist vernünftig, dann müssen Sie sich trotzdem mit den anderen Problemen mit hohen O2-Werten befassen. Insgesamt sind also 0,25 bar O2 wahrscheinlich die beste Lösung - zumindest verursacht es keine größeren Probleme, die mir einfallen. Da es auch notwendig ist, die anderen Probleme durch hohe O2-Werte zu lösen, scheint dies eine viel nützlichere Änderung zu sein, als zu versuchen, adaptive Änderungen vorzunehmen, um die Sauerstofftoxizität beim Menschen zu kompensieren.
Natürlich führen wir auch das Pumpbelastungsproblem wieder vollständig ein. Da Menschen mit guter Gesundheit diese zusätzliche Belastung bereits bewältigen können (obwohl anfangs häufig von Müdigkeit und Muskelkater berichtet wird), muss ich sagen, dass dies kein großes Problem darstellt. Ein muskulöseres Zwerchfell scheint im Vergleich zu anderen Veränderungen ziemlich einfach zu sein.
Eine geringere Schwerkraft würde eher einen geringeren atmosphärischen Druck implizieren, nicht mehr, es sei denn, der Planet hat eine riesige Atmosphäre, die Tausende von Meilen über die Oberfläche reicht.
Ein größerer atmosphärischer Druck würde ein viel stärkeres Herz bedeuten, da Sie Blut mit mehr Kraft pumpen müssten, damit es die Extremitäten erreicht, wenn Sie einen enormen Druck um Ihren ganzen Körper herum haben. Dies ist die bedeutendste anatomische Veränderung.
Ein weiterer Unterschied wäre in der Lunge. Da die Atmosphäre sauerstoffreich ist und unter hohem Druck steht, würde wahrscheinlich ein kleiner Lungensatz ausreichen. Vielleicht würde eine einzige statt zwei Lungen ausreichen. Die Atemfrequenz könnte langsamer sein als bei uns (irdischen Kreaturen).
Aufgrund des zu hohen Luftwiderstands wären die Muskeln wahrscheinlich etwas stärker als wir, um nicht von Windböen weggeweht zu werden. Außerdem könnten die Augen mit einer Schutzhülle versehen sein (lesen Sie Ophthalmosaurus für Details).
Interessanterweise könnten anstelle von Augen Ohren zu den schärfsten Sinnesorganen werden. Unter hohem Druck breitet sich der Schall weiter und schneller aus, was ein geräuschorientiertes Wesen ermöglicht. Nicht zu sagen oder anzudeuten, dass das Sehen nutzlos werden würde, aber das Hören wäre viel besser als hier auf der Erde.
Ich kann nicht sagen, wie Knochen oder Haut betroffen wären.
Benutzer8827