Создание научно полудостоверного суперсолдата, приложение: Метаболизм

Некоторое время назад у Демигана была постоянная серия постов о различных аспектах биологического усовершенствования с целью создания суперсолдат с элементом (псевдо) науки.

Вы можете найти его предыдущие вопросы здесь:

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 1: Скелет

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 2: нервная система

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 3: сопротивление физическим ударам

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 4: дыхательная система

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 5: Сердце и кровеносная система

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 6: Защита от радиации

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 7: Слух

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 8: Общение

Создание научно полуобоснованного суперсолдата, часть 9: Контроль температуры

Одна вещь, о которой я действительно не упоминал, о которой мне было интересно, это метаболизм. Очевидно, что супер-солдат с накачанными мышцами, нервной системой и т. д. будет сжигать МНОГО энергии даже в состоянии покоя. Пост о контроле температуры в основном спрашивает, как бороться со всем избыточным теплом, которое создается в результате.

Метаболизм — это процесс, посредством которого организм превращает пищу/топливо в энергию, необходимую ему для функционирования. Чем выше энергетические потребности организма, тем больше требуется топлива или тем эффективнее должен быть процесс преобразования.

В природе мы видим, что у некоторых существ обмен веществ более эффективен, чем у других. Например, у теплокровных зверей более эффективный метаболизм, чем у холоднокровных, потому что им нужно использовать дополнительную энергию для обогрева своего тела и, следовательно, нужно использовать имеющуюся у них энергию более эффективно.

Повышение метаболической эффективности также, вероятно, немного поможет решить проблему с температурой. В этой статье отмечается:

никакая передача энергии не может быть совершенно эффективной — это основной закон физики. Вместо этого каждый раз, когда энергия меняет форму, некоторое ее количество преобразуется в непригодную для использования форму. В реакциях метаболизма животных большая часть энергии, запасенной в топливных молекулах, выделяется в виде тепла.

Логично, что чем эффективнее мы сможем сделать это преобразование, тем меньше тепла будет произведено в виде отходов.

Учитывая высокий уровень потребления энергии суперсолдатами, как мы избавим их от необходимости есть постоянно, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю? Чем меньше нам нужно их кормить, и чем дольше они смогут прожить без снабжения, тем лучше. Есть идеи по улучшению метаболической эффективности этих парней или вообще по поиску способов кормить их более «нормальным» количеством, сохраняя при этом их высокие потребности в энергии?

Чтобы не отставать от постов Демигана, хороший ответ должен быть ограничен биологическим раствором, в котором тело может его строить, ремонтировать и поддерживать.

Я отозвал свой закрытый голос как дубликат части 9 Демигана (температурный контроль), что является следствием метаболизма. Тем не менее, я Лири в этом вопросе, потому что он затрагивает несколько других вопросов (таких как удержание жира и контроль температуры). Я не совсем уверен, что она достаточно уникальна, особенно когда такому солдату нужно есть высококонцентрированные, медленно перевариваемые продукты, которые имеют мало или вообще никакого отношения к внутреннему устройству солдата (дизайн питания, да, дизайн солдата, нет). ). Почему ответы на другие вопросы, касающиеся метаболизма, не отвечают на этот вопрос?
Автомобильный двигатель можно построить, отремонтировать и обслуживать телом, но я бы вряд ли назвал это биологическим.
О каком количестве энергии мы здесь говорим? Современное общество действительно хорошо умеет готовить высококалорийные блюда — возможно, ответ будет просто «давать им больше MRE, чтобы они могли есть несколько MRE одновременно» и/или «давать им дегазированную газировку, а не воду». .
Что плохого в том, чтобы есть только высококалорийные продукты? Учитывая, что чизбургер составляет всего 14,2% от вашего дневного рациона, ваши суперсолдаты могут просто раздавить пару таких, а поскольку их метаболизм работает быстрее, они могут съесть больше, чем нормальный человек.
Вопрос о контроле температуры предполагает, что они будут постоянно нагреваться, что совершенно неэффективно. Этот вопрос открывает возможность регулировать их метаболизм в соответствии с требованиями ситуации. Это определенно другой вопрос.
@JBH, насколько я могу судить, этот вопрос касается энергии внутри клеток. Независимо от того, из какой пищи первоначально была получена энергия, она будет в той или иной форме жира или сахара, когда достигнет клеток. Таким образом, мы должны искать ответы на такие вещи, как цикл Кребса, митохондрии, рибосомы и потенциальные улучшения, обнаруженные в животном мире и науке, потребление пищи не имеет значения и может быть альтернативным вопросом на более позднюю дату.

Ответы (3)

Максимально высоко, с возможностью регулировки в меньшую сторону.

При хорошем снабжении и в боевой обстановке их метаболизм будет резко повышаться. Солдаты смогут быстрее двигаться и думать, а также быстрее восстанавливаться после травм. При хорошем снабжении во время марша это также дало бы им преимущество в мобильности по сравнению с другими пешими пехотинцами по пересеченной местности (любая другая местность, и они должны быть в транспортах).

Когда они не сражаются, они могут регулировать свой метаболизм до более управляемого уровня. Возможно, люди, вероятно, слишком сильно метаболизированы для подавляющего большинства боевых действий. Сидеть в окопах в ожидании атаки не требует столько энергии. Они могут сэкономить на расходных материалах, уменьшив свой метаболизм. Платиподы и ехидны способны вести довольно активный образ жизни при температуре тела около 32 градусов по Цельсию. Что-то подобное позволило бы иметь умеренно бдительные боевые силы, для поддержания которых не требуется так много энергии.

Когда они не на действительной службе, они могут впадать в своего рода оцепенение или гибернацию, чтобы снизить свой метаболизм как можно ближе к нулю. Для хранения в мирное время или перевозки на некотором удалении от линии фронта это было бы идеально. В затяжных конфликтах вы всегда можете держать большую часть своих боевых сил в оцепенении, имея лишь нескольких избранных бдительных часовых (при условии, что вы уверены, что сможете вовремя разбудить своих спящих солдат, чтобы отреагировать на атаку). Есть также преимущество наличия промежуточного состояния оцепенения, когда они все еще способны к некоторой активности в случае, если они будут отрезаны от снабжения в течение длительного периода времени, но все еще будут подвергаться риску со стороны врага.

Имейте в виду, что «способность двигаться и думать быстрее» потребует от тела поддерживать медленную и быструю нервную систему, которая потребляет меньше энергии, когда она не используется. К сожалению, мозгу, по крайней мере, требуется столько же энергии для поддержания в неактивном состоянии, сколько и в активном. В противном случае вы, возможно, могли бы взглянуть на некоторые глубоко ныряющие виды. Чтобы сохранить энергию, они ограничивают кровоснабжение большинства органов, поэтому только важные органы получают все необходимое. Тогда возникает вопрос, как быстро они могут перейти в состояние полной боевой готовности при использовании такой техники?
@Demigan Согласен, чтобы заставить его работать, потребуются значительные биологические адаптации. Одним из вариантов для мозга было бы усыпление его областей, когда это не требуется, как у дельфинов. Вы также правы, что скорость пробуждения также будет иметь решающее значение. Даже если это займет много времени, это будет очень полезно при хранении и транспортировке. Это, безусловно, очень эффективное приспособление для впадающих в спячку животных.
также имейте в виду, что метаболическая эффективность зависит от температуры (обычно только с одним пиком). Предварительный разогрев спортсменов – вещь. вашим «леденящим» суперам потребуется дополнительный орган (например, бурый жир) для более быстрого нагрева, иначе они не достигнут полной эффективности достаточно быстро при внезапных атаках.
@bukwyrm Очень хороший момент. Я ожидаю, что скорость, с которой суперсолдат может быть выведен из оцепенения, станет областью больших исследований. Первая группа, которая взломает «быстро пробуждающегося» суперсолдата, сможет провести чертовски внезапную атаку, хотя, вероятно, это сработает только один раз. Однако после этого у них все еще будет логистическое преимущество.
@Ynneadwraith Я думаю, что термин, который вы искали, - это Unihemispheric Slow-wave sleep. en.wikipedia.org/wiki/Unihemispheric_slow-wave_sleep

Это требует сохранения крови вокруг жизненно важных органов, позволяя периферическим тканям голодать, точно так же, как киты и тюлени сортируют снабжение организма кислородом, будучи отрезанными от воздуха. Это оказалось настолько эффективным, что со временем стало нормой даже среди активных суперсолдат; Единственный недостаток: они будут иметь мертвенно-бледный цвет. Этот цвет кожи является стратегией увеличения их расхода топлива. Когда уровень лактата на поверхности тканей становится слишком высоким — или когда они питаются — кровь перераспределяется к коже, и их тело краснеет. Также во время сна их метаболическая активность будет падать примерно наполовину от нормальных значений.

Несколько улучшений

  1. Способность переваривать то, что мы называем пищевыми волокнами, особенно целлюлозой, и использовать ее для получения энергии. Все, что здесь нужно, — это фермент, способный расщеплять целлюлозу и использовать ее для получения энергии. Превращение любого растения или дерева в источник чистого сахара.
  2. Низкий базовый уровень метаболизма, как и в ответе Иннеадрайта, это количество энергии, необходимое телу солдата для поддержания себя в состоянии покоя. Нет причин, по которым он должен быть высоким, так как это нужно изменить только во время нагрузки. То же самое уже происходит со всеми людьми, поэтому требуется небольшая модификация.
  3. Большая вместимость. Обычно это называется жиром у людей. Суперсолдат должен был бы иметь возможность производить и сжигать жир с ускоренной скоростью, чтобы заряжать и разряжать свои энергетические запасы (жир).