Я уже задавал два вопроса на этом сайте, которые, возможно, могли бы помочь вам в создании вашего суперсолдата, также я объясню их и постараюсь предложить больше идей:

1. Как повысить эффективность легких ;

• Там JDługosz♦ сделал очень интересный ответ, предложив дыхательную систему птиц .
• Также Аарон Барнард предложил немного изменить их биохимию.

2. Как сделать человека, которому не нужно дыхание ;

• P Chapman и elemtilas предложили увеличение миогоблина.

Дыхательная система птиц

_{PS: если вы или кто-то другой решите проголосовать за это, вместо этого отдайте его JDługosz♦ .} Из Википедии :

Перекрестноточный дыхательный газообменник в легких птиц. Воздух нагнетается из воздухоносных мешков однонаправленно (на схеме справа налево) через парабронхи. Легочные капилляры окружают парабронхи, как показано (кровь течет снизу парабронхов вверх на схеме). Кровь или воздух с высоким содержанием кислорода показаны красным цветом; бедный кислородом воздух или кровь показаны различными оттенками пурпурно-синего цвета.

Эта дыхательная система позволяла птицам имитировать вдох и выдох одновременно, «по сути, удваивая» (не совсем так) количество поглощаемого воздуха. У них есть воздушные мешки: при вдохе 50 % воздуха поступает в одни воздушные мешочки с О2, а остальные 50 % потребляются и запасаются в виде СО2 в других мешочках, при выдохе потребляется 50 % О2 находящихся в воздушных мешочках и выбрасывается, в то время как 50% СО2 в воздушных мешках просто выдыхается (они способны получать кислород даже при выдохе, чего мы не можем).

• Если вы не понимаете, как это работает, прочитайте ссылку в Википедии, на этой диаграмме не показано, но у птиц также есть воздушные мешки для хранения воздуха. Если вы остаетесь без понимания, спросите меня в комментариях, и я постараюсь вам помочь. Мне потребовалось некоторое время, чтобы понять это :).
• Эта система более уязвима для вдыхания CO2 (дышите быстрее, чем токсичнее -> быстрее умирают), а также более уязвима для задержки дыхания.
  • Возможно, у них может быть гибридная дыхательная система млекопитающих и птиц. Например, легкие меньшего размера или адаптированные воздушные мешки, чтобы также иметь возможность поглощать накопленный кислород.

Гемогоблин, миоглобин и (2,3-БФГ)

_{PS: если вы или кто-то другой решите проголосовать за это, вместо этого вы должны подумать о том, чтобы отдать его Аарону Барнарду , П. Чепмену и/или elemtilas .}

Помимо анатомических изменений мы также можем сделать некоторые микроскопические, но не менее важные адаптации.

Гемогоблин:

Я совершенно уверен, что вы хотя бы раз слышали в школе об этом белке, он транспортирует кислород от легких к клеткам тела, а также транспортирует углекислый газ от клеток тела к легким. На самом деле, у людей, которые живут на больших высотах (например, в горах с низким содержанием кислорода) или у курящих людей, наблюдается увеличение этого соединения в крови (эритроциты) в ответ на снижение потребления кислорода: тело увеличивает эффективность поглощения . Вы, солдаты, могли бы иметь более высокую концентрацию на этом в крови.

Миоглобин:

Высокие концентрации миоглобина в мышечных клетках позволяют организмам задерживать дыхание на более длительный период времени . Ныряющие млекопитающие, такие как киты и тюлени, имеют мышцы с особенно высоким содержанием миоглобина. Миоглобин обнаружен в мышцах типа I, типа II A и типа II B, но в большинстве текстов считается, что миоглобин не встречается в гладких мышцах .

2,3-бисфосфоглицериновая кислота:

2,3-БФГ присутствует в красных кровяных тельцах человека (эритроцитах) в концентрации приблизительно 5 ммоль/л. Он связывается с большим сродством к дезоксигенированному гемоглобину (например, когда эритроцит находится рядом с дышащей тканью), чем к оксигенированному гемоглобину (например, в легких) из-за пространственных изменений: 2,3-БФГ (оценочный размер около 9 ангстрем) подходит для дезоксигенированного гемоглобина (11 ангстрем), но не так хорошо для оксигенированного (5 ангстрем). Он взаимодействует с деоксигенированными бета-субъединицами гемоглобина, уменьшая их сродство к кислороду , поэтому он аллостерически способствует высвобождению оставшихся молекул кислорода, связанных с гемоглобином , тем самым повышая способность эритроцитов высвобождать кислород вблизи тканей, которые больше всего в нем нуждаются.. Таким образом, 2,3-BPG является аллостерическим эффектором.

Акцент мой обеих цитат. Цитаты из Википедии. Большой! Верно? Ну, это довольно сложно понять, мне потребовалось некоторое время, чтобы хорошо понять, как это работает, когда Аарон Барнард публикует это.

Другими словами, 2-3BPG имеет сродство к эритроцитам с низким содержанием кислорода в их гемоглобине, потому что они находятся рядом с мышцами и выделяют его. Когда это химическое соединение соединяется с гемоглобином, оно снижает сродство (способность удерживать) кислород, еще быстрее высвобождая его в мышцы; насыщая ткани кислородом и способствуя более быстрому перемещению в легкие для повторного насыщения кислородом.

На самом деле, у людей, живущих на возвышенностях, содержание этого химического вещества повышено. 2,3-БФГ помогает организму противостоять гипоксии и другим ситуациям или заболеваниям, связанным с недостатком кислорода. Также помните, что создание 2,3-БФГ потребляет энергию (которую можно использовать в мышцах):

Существует тонкий баланс между необходимостью генерировать АТФ для поддержки энергетических потребностей клеточного метаболизма и необходимостью поддерживать соответствующий статус оксигенации/деоксигенации гемоглобина. Этот баланс поддерживается за счет изомеризации 1,3-БФГ в 2,3-БФГ, что усиливает деоксигенацию гемоглобина. Низкий рН активирует активность бифосфоглицеромутазы и ингибирует бисфосфоглиератфосфатазу, что приводит к повышению уровня 2,3-БФГ.

И:

Подобно гемоглобину, миоглобин является цитоплазматическим белком, который связывает кислород на группе гема . Он содержит только одну гемовую группу, тогда как гемоглобин имеет четыре. Хотя его гемовая группа идентична гемоглобину, Mb имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин . Это различие связано с его различной ролью: в то время как гемоглобин переносит кислород, функция миоглобина заключается в хранении кислорода [обычно в мышцах].

Выделение (жирный и курсив) и квадратные скобки мои. Цитаты из Википедии.

Селезенка лучше

Я где-то читал ^{[нужна цитата :(, я думаю, в википедии]} , что существуют лекарства, которые дают нам врожденную способность некоторых млекопитающих: увеличивать количество клеток крови во время физических упражнений (селезенка у некоторых животных - очень мало у людей - имеет способность хранить эритроциты и производить их [мы теряем эту способность после рождения]), но у людей это может вызвать проблемы с сердцем, потому что наше тепло не может бороться с более плотной кровью, нам нужна более сильная.

Миоцит (AKA: мышечные клетки)

Введение из Википедии:

Миоцит (также известный как мышечная клетка) представляет собой тип клеток, обнаруженных в мышечной ткани. Миоциты представляют собой длинные трубчатые клетки, которые развиваются из миобластов для формирования мышц в процессе, известном как миогенез. Существуют различные специализированные формы миоцитов: сердечные, скелетные и гладкомышечные клетки с различными свойствами. Поперечнополосатые клетки сердечной и скелетных мышц называются мышечными волокнами. 3 Кардиомиоциты представляют собой мышечные волокна, образующие камеры сердца и имеющие одно центральное ядро. 4 Скелетные мышечные волокна помогают поддерживать и двигать тело и, как правило, имеют периферические ядра. Гладкомышечные клетки контролируют непроизвольные движения, такие как сокращения перистальтики пищевода и желудка.

По этой ссылке чуть ниже вы найдете большую таблицу, объясняющую разницу между тремя типами мышечных клеток. Каждый тип мышечной клетки имеет разные характеристики, я не медик, но немного почитав, прихожу к выводу, что:

• Волокна типа I (Slow Oxidative (SO)) — это, по сути, «медленные» мышцы... они потребляют меньше кислорода и могут работать, не уставая , гораздо больше времени, но они слабее и медленнее.
• Волокна типа IIA (Fast Oxidative/Glycolytic (FOG)) относятся к «промежуточным/быстрым» мышцам: они потребляют больше кислорода, быстрее, немного сильнее и могут довольно хорошо сопротивляться утомлению, но не неограниченное время (у них меньше капилляров). плотности, поэтому я предполагаю, что они пополняют запасы кислорода медленнее, но они сохраняют некоторую энергию внутри).
• Волокна типа IIX (быстрые гликолитические (FG)) — это «быстрые и сильные» мышечные клетки: они самые быстрые и самые сильные, но им не хватает устойчивости к усталости, и они хранят в себе гораздо меньше кислорода и энергии.

Не волнуйся! Вам не нужно выбирать только один тип волокна! Мышцы состоят из X% типа I, Y% типа IIA и Z% типа IIX, поэтому вы можете заархивировать наилучшее сочетание прочности и силы/скорости для каждой мышцы в их телах!

Кроме того, я думаю, что люди, которые тренируются, выполняя упражнения, могут увеличить количество медленного потребления кислорода тканями до 90%. В этой ссылке про нарвала есть сравнение с мышцами нарвала и марафонцами.

Регуляция кровообращения в тканях

Нарвал — это морское животное, способное погружаться очень глубоко (рекорд 1,864 метра под водой) в течение приличного времени (обычно 30 минут и до 3 часов зимой).
Они способны сделать это благодаря следующим характеристикам:

• У них большое количество миоглобина в мышцах. (Говорил выше об этом).
• В условиях гипоксии он способен направить кровоток только к жизненно важным органам, таким как мозг, легкие и почки, уменьшая потребление кислорода (нежизнеспособные органы уменьшают его потребление) и направляя его в более подходящие места.
• В отличие от дельфинов, у них нет «быстрых мышц», вместо этого они используют медленно сокращающиеся мышцы (также известные как «красные мышцы») (87% вместо 40-50%). (Говорил выше об этом). Этот вид мышц потребляет меньше кислорода и очень устойчив к усталости.

Молочнокислое брожение

Я нашел лучшее объяснение в испанской ссылке Википедии, поэтому я постараюсь сделать все возможное, чтобы перевести его:

Молочнокислое брожение происходит в мышечной ткани, когда есть интенсивные анаэробные упражнения, другими словами, в мышцах недостаточно кислорода для выполнения аэробного дыхания.
Когда молочная кислота накапливается на мышечных клетках, это вызывает симптомы мышечной усталости. Некоторые клетки, такие как эритроциты (эритроциты) не имеют митохондрий, поэтому они вынуждены получать энергию с помощью молочнокислого брожения. Наоборот, паренхима быстро отмирает, так как в ней не происходит брожения, а единственным источником энергии является аэробное дыхание.

Другими словами, когда в вашем организме не хватает кислорода, ваши мышечные клетки переключаются на анаэробное дыхание: молочнокислое брожение. Проблема в том, что молочная кислота... это кислота, а вашему телу не нравится кислота ( ацидоз ). Таким образом, ваши клетки пытаются вытеснить эту кислоту и отправить ее в кровоток, проблема в том, что наши клетки не могут вытеснить ее достаточно быстро, и она накапливается внутри них, вызывая боль. Ваши суперсолдаты могли бы лучше модифицировать тела, чтобы иметь возможность использовать их чаще без проблем.

Я не буду объяснять ни цикл лимонной кислоты, ни этот (потому что я не биолог, и они слишком велики), но я попытаюсь дать вам основное объяснение:

• Гликолиз: 1 Глюкоза + 2 АТФ + 2 АДФ + 2 Ф + 2 НАД ⁺ → 2 пируват + 4 АТФ + 2 НАДН + 2Н+ + 2 Н2О

• 1 Пируват + 1 НАД ⁺ + КоА → 1 Ацетил-КоА + НАДН + СО2 + Н ⁺

  • Цикл лимонной кислоты: 1 Ацетил-КоА + 3 НАД ⁺ + ФАД + ГДФ + Pi + 2 Н2О → КоА-SH + 3 (НАДН + Н ⁺ ) + ФАДН2 + ГТФ + 2 СО2
    • Еще несколько шагов (8?) с GTP и NADH (также с FADH2?) → TOTAL NET → от 29,85 АТФ до 30 АТФ , с теоретическим максимумом 36 АТФ . (Биология не совсем, это случайность).

• Молочнокислое брожение 1 Пируват + НАДН → Молочная кислота + НАД ⁺ + 2 АТФ

  • Таким образом, 2 АТФ в результате гликолиза + 2 АТФ в результате молочнокислого брожения → 4 АТФ вместо примерно 29,85–30 АТФ. Очевидно, что цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) лучше, но ему нужен кислород, поэтому наш организм использует его только в экстренных случаях (низкий уровень O2) , вашим солдатам нужно будет потреблять больше калорий из-за низкой эффективности ферментации.

  Вот так мило выглядит анимация молочнокислого брожения:

Изменить: @Demigan указал в комментариях:

• К вашему сведению, молочная кислота не повреждает клетки. Долгое время считалось, что всякий раз, когда присутствует молочная кислота, возникают мышечные боли, но тесты показали, что ваши клетки не страдают от вредного воздействия молочной кислоты, просто это совпадает с выполняемой вами работой, и из-за этого количество боли вы можете испытать. К сожалению, довольно сложно изменить что-то относительно незначительное, что повсеместно используется в учебниках и спорте.

Итак, я прочитал немного больше и нашел нечто подобное, я поставил цитату, потому что я недостаточно понял ее, чтобы сделать свои собственные выводы:

• В 2004 г. Робергс и соавт. утверждал, что молочнокислый ацидоз во время физических упражнений является «конструкцией» или мифом, указывая на то, что часть H ⁺ происходит от гидролиза АТФ (ATP ^4- + H ₂ O → ADP ^3- + HPO ^2- ₄ + H ⁺ ), и что восстановление пирувата до лактата (пируват ^- + НАДН + Н ⁺ → лактат ^- + НАД ⁺ ) фактически потребляет Н ⁺ . Линдингер и др. возражали, что они игнорировали причинные факторы увеличения [H ⁺ ]. Ведь выработка лактата ^- из нейтральной молекулы должна увеличиваться [H ⁺] для поддержания электронейтральности. Суть статьи Робергса, однако, заключалась в том, что лактат ^{образуется} из пирувата ^, имеющего такой же заряд. Это пируват ^- производство из нейтральной глюкозы, которое генерирует H ⁺ :

  • Глюкоза + 2 НАД ⁺ + 2 АДФ ^3- + 2 ГПО ^2- ₄ → 2 пируват ^- + 2 Н ⁺ + 2 НАДН + 2 АТФ ^4- + 2 Н2О

  Последующее производство лактата поглощает эти протоны:

  • 2 пируват ^- + 2 H ⁺ + 2 НАДН → 2 лактат-ион ^- + 2 НАД ⁺

  Общий:

  • Глюкоза + 2 НАД ⁺ + 2 АДФ ^3- + 2 НРО ^2– ₄ → 2 пируват ^- + 2 Н ⁺ + 2 НАДН + 2 АТФ ^4– + 2 Н2О → 2 молочнокислый ион ^– + 2 НАД ⁺ + 2 АТФ ^4– + 2 Н ₂ О

  Хотя реакция глюкоза → 2 лактат ^- + 2 Н ⁺ высвобождает два Н ⁺ , если смотреть сами по себе, Н ⁺ поглощаются при производстве АТФ. С другой стороны, поглощенная кислотность высвобождается при последующем гидролизе АТФ: АТФ ^4- + H ₂ O → АДФ ^3- + HPO ^2- ₄ + H ⁺ . Таким образом, как только использование АТФ включено, общая реакция выглядит следующим образом:

  • Глюкоза → 2 пируват ^- + 2 H ⁺

  Генерация CO ₂ во время дыхания также вызывает увеличение [H ₊ ].

  Цитата из Википедии . Я заменил некоторые сложные химические формулы на его химические названия.

Цикл Кори

Вы еще помните все, что я говорил о молочнокислом брожении, вот почему я говорил о нем:

Цикл Кори (также известный как цикл молочной кислоты) [...] относится к метаболическому пути, при котором лактат, образующийся в результате анаэробного гликолиза в мышцах, перемещается в печень и превращается в глюкозу, которая затем возвращается в мышцы и перерабатывается. метаболизируется обратно в лактат.

Наши мышечные клетки слишком сосредоточены на том, чтобы «быть» мышцами, и поэтому они не могут эффективно и быстро получать энергию, поэтому часть этой задачи они возложили на печень.

В основном наши мышцы потребляют глюкозу и производят молочную кислоту, которая отправляется в печень и возвращается в глюкозу (с небольшой чистой потерей энергии), чтобы снова быть отправленной в мышцы.

Если вы не понимаете эту картинку, вы можете пойти в испанскую Википедию, у них есть более красочная версия :) (Если хотите, я могу отредактировать ее с помощью пэйнта).

Мышечная деятельность требует АТФ , что обеспечивается расщеплением гликогена в скелетных мышцах . Расщепление гликогена, процесс, известный как гликогенолиз , высвобождает глюкозу в форме глюкозо-1-фосфата (Г-1-Ф). G-1-P превращается в G-6-P ферментом фосфоглюкомутазой. G-6-P легко участвует в гликолизе , [...] процессе, который обеспечивает АТФ мышечным клеткам в качестве источника энергии . Во время мышечной деятельности необходимо постоянно пополнять запасы АТФ . Когда запас кислорода достаточен, эта энергия поступает от подачи пирувата, одного из продуктов гликолиза, в цикл Кребса.

Акцент и адаптация шахты.

Но что произойдет, если вам не хватает кислорода? Мышцы потребляют от 7 до 40 раз больше глюкогена и кислорода во время активности ^{[ испанский Wikipedia ]} . Очевидно, молочнокислое брожение , которое производит меньшее количество энергии без кислорода (также регенерирует НАД+, облегчая гликолиз). Это первая часть цикла Кори .

Вместо того, чтобы накапливаться внутри мышечных клеток, лактат, образующийся в результате анаэробного брожения, поглощается печенью (используя доставляемый кровотоком). Это инициирует вторую половину цикла Кори. В печени происходит глюконеогенез . С интуитивной точки зрения, глюконеогенез обращает вспять как гликолиз, так и ферментацию, превращая лактат сначала в пируват, а затем обратно в глюкозу. Затем глюкоза поступает в мышцы через кровоток; он готов к дальнейшим реакциям гликолиза. Если мышечная активность остановлена, глюкоза используется для пополнения запасов гликогена посредством гликогенеза .

Помните, что, как я уже говорил, это неэффективный цикл, но, по крайней мере, он помогает мышцам:

В целом, часть цикла гликолиза производит 2 молекулы АТФ за счет 6 молекул АТФ, потребляемых в части глюконеогенеза. Каждая итерация цикла должна поддерживаться чистым потреблением 4 молекул АТФ. В результате цикл не может поддерживаться бесконечно. Интенсивное потребление молекул АТФ указывает на то, что цикл Кори переносит метаболическую нагрузку с мышц на печень.

• Глюкоза + 2АДФ → 2 молочная кислота + 2Н+ + 2АТФ + 2Н2О (мышца)
• 2 молочная кислота + 6 АТФ + 4 Н2О --> глюкоза + 6АДФ (печень)
• Чистая потеря энергии: 4 АТФ

К счастью, если вы закончите свою деятельность, этот цикл станет более эффективным:

Цикл также важен для производства АТФ, источника энергии, во время мышечной деятельности. Цикл Кори работает более эффективно, когда мышечная активность прекратилась. Это позволяет погасить кислородный долг, чтобы цикл Кребса и цепь переноса электронов могли производить энергию с максимальной эффективностью.

В испанской Википедии говорится, что вы можете болезненно устать от упражнений, потому что наша печень недостаточно быстра, чтобы выполнять все эти реакции, поэтому некоторые из молочных кислот непроизвольно накапливаются в мышечных клетках, вызывая ацидоз . Возможно, большая печень (или несколько маленьких в стратегически важных местах) может помочь нашим мышцам. Или, возможно, увеличение активности надпочечников для производства большего количества гормона адреналина , который активирует цикл Кори в печени (вместо глюкагона ).

Дополнительная информация

Кроме того, у цикла Кори есть очень похожий цикл под названием Кэхилл , он не используется, когда тело занято, он используется, когда вы голодаете, поэтому мышцы начинают питаться аминокислотами, чтобы продолжать работать, а печень восстанавливает их. Я могу опубликовать информацию об этом, если вы думаете, что могли бы использовать и это.

PS: Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях. Я не кусаюсь и мне это нравится!

Не уверен в других характеристиках, но для эффективной структуры легких я обычно обращаюсь к птицам: http://people.eku.edu/ritchisong/birdrespiration.html .

Кроме того, у лошадей есть интересный механизм, с помощью которого они хранят насыщенные кислородом эритроциты в своей селезенке (очевидно, до трети их общего количества), которые циркулируют во время упражнений. Как естественная форма допинга крови.

Комбинация этих двух факторов позволила бы обеспечить эффективную непрерывную оксигенацию и всплески фантастически высокой оксигенации. Наличие избыточных запасов крови также может помочь в продолжении напряженной деятельности после получения ран, а также может обеспечить более длительную активность в безвоздушной или токсичной среде по сравнению с людьми. Попадание горчичного газа, и наш суперсолдат мог просто перестать дышать на несколько минут и выжить за счет насыщенных кислородом запасов крови.

О повышении эффективности кислородтранспортной системы.

Респироциты — искусственный аналог эритроцитов. Крошечные сапфировые капсулы, способные поглощать кислород в легких и выделять его в капилляры. Из капилляров в легкие они, в свою очередь, доставляют углекислый газ. Только респироциты в сотни раз эффективнее обычных эритроцитов — каждый из них способен переносить гораздо больше молекул кислорода. (впрыска пятидесяти кубических сантиметров раствора достаточно, чтобы заменить весь объем крови человека ( 5 литров) по транспортной эффективности, А если один литр крови заменить раствором респироцитов, то субъект не может дышать в течение до четырех часов)

Респироциты представляют собой микроскопические (в несколько десятков раз меньше обычных эритроцитов) кристаллические образования, полые изнутри. Процесс кристаллизации подобен обызвествлению костей.

Обычные легкие человека

Homo Sapiens уже являются чемпионами мира по бегу на длинные дистанции. У нас чрезвычайно эффективная дыхательная система, и лишь несколько других видов приближаются к ней.

У людей на большой высоте, как правило, увеличивается объем легких, поэтому у ваших суперсолдат легкие могут быть больше, чем обычно. Мои легкие, например, имеют 150% ожидаемого объема для человека моего возраста и роста.

Ну, самое очевидное решение — использование жабр. Жабры в основном работают, увеличивая площадь поверхности кровотока в воду, обеспечивая немедленное пополнение кислорода в рыбе и не требуя дыхания или любого подобного механизма. Обратной стороной этого является то, что существо с жабрами должно постоянно находиться в движении. Оставаться на месте — все равно что задерживать дыхание.

Джиллс также будет слабым местом. Он может быть в какой-то степени защищен, но воздух все равно должен свободно и легко входить и выходить, поэтому, если не считать сетки из костей, защиты может быть мало. Если на такое существо бросить ведро воды, почти наверняка вода покроет внутренние оболочки и не позволит этому существу нормально дышать. Предполагая, что такое существо является сверхчеловеком, потребление кислорода будет намного важнее.

Однако, возможно, обе эти проблемы могут быть заменены. Требование, чтобы человек всегда находился в движении, можно несколько уменьшить, если разрешить возможность наличия гибрида жабер и легких. Воздух по-прежнему мог легко входить и выходить, но с небольшим внутренним мешочком, который позволяет воздуху оставаться и, следовательно, позволяет существу двигаться очень мало, если вообще не двигаться.

Что касается слабости при обливании водой, это можно исправить, используя множество небольших гибридных желез жабр и легких по всему телу рядом с крупными артериями, например, возле бедер, на груди, под обеими подмышками и т. д. Обливание такая железа с водой не будет полностью подавлять существо, если предположить, что кровеносная система является общей для всего тела. Вам придется полностью погрузить существо в воду, чтобы оно не получало кислорода, но то же самое можно сказать и о нас.

Вдобавок к этому, такое существо может гораздо легче распределять кислород по телу, и опять же, для такого активного существа, как это, чем больше кислорода потребляется, тем лучше.

Чтобы предотвратить заражение от пыли, вход/выход этих желез, скорее всего, будут покрыты волосками, похожими на ресницы. Железы также естественным образом расположены под таким углом, что стояние естественным образом вызывает отток воды из них, чтобы предотвратить образование заболеваний типа пневмонии при воздействии воды. Вода, вероятно, по-прежнему будет часто попадать в эти железы, но это не будет серьезной проблемой, учитывая огромное количество этих желез у человека. Однако нахождение наполовину в воде означало бы половину эффективности дыхания, поэтому, если вы хотите добавить слабость, требование, чтобы эти существа бродили по воде, может поставить их в невыгодное положение.

Используйте более высокую степень анаэробного дыхания.

Это механизм, который уже существует у людей, и наши мышцы используют его все время, когда у нас бывают внезапные скачки в объеме выполняемой нами работы или когда нам не хватает кислорода. Это самая быстрая форма получения энергии, задолго до того, как ваш аэробный метаболизм сможет приспособиться к любой нагрузке.

См. главу 3 этой статьи:

Это свойство обеспечивает краткосрочную производительность, намного превышающую уровни, которые могут быть достигнуты аэробно.

У вашего суперсолдата должно быть более сильное сердце и печень, чтобы обеспечить более быструю транспортировку и переработку полученного лактата. У него также будут большие кровеносные сосуды. Таким образом, он сможет поддерживать анаэробную реакцию намного дольше, даже не участвуя в дыхании.

Итак, в этом посте уже есть несколько отличных ответов, но я чувствую, что есть несколько простых вещей, которые, возможно, были упущены из виду.

Во-первых, люди уже могут делать выносливость лучше, чем любое существо на планете, поэтому вместо серьезных изменений займитесь оптимизацией! В других сообщениях уже упоминалось о большем количестве гемоглобина, чтобы переносить большее количество кислорода в крови. Продолжайте в том же духе. Большие легкие с большей площадью поверхности означают большую емкость воздуха и более быструю диффузию кислорода в кровь и углекислого газа из крови. Более крупное и мощное сердце будет иметь больший ударный объем, что позволит доставлять кислород к мышцам и удалять продукты жизнедеятельности, такие как очень проблематичная молочная кислота. Также поможет более эффективное извлечение кислорода. Средний человек извлекает лишь небольшой процент кислорода из крови, а это означает, что при выдохе в выдыхаемом воздухе все еще остается значительное количество кислорода.

В качестве вторичного улучшения добавьте ферменты в мышцы вашего сверхчеловека, которые расщепляют метаболические отходы с гораздо большей скоростью. Это не поможет напрямую дыхательной системе, но значительно улучшит выносливость, потому что, как только слишком много метаболических отходов накапливается слишком высоко, ваши мышцы останавливаются, независимо от того, как сильно вы напрягаетесь.

Итак, подведем итог: большие легкие с большей площадью поверхности, более сильное сердце, больше гемоглобина (но не слишком много, кровь будет слишком густой для перекачивания!), более эффективное извлечение кислорода и ферменты, которые катализируют метаболические отходы и заставляют их разрушаться. намного быстрее!

Опоздали на вечеринку на два года, но тем не менее вы можете поискать что-то под названием Респироциты. (В основном это капсулы высокого давления, которые хранят кислород, многокислорода) В статьях в сети к этому прибавляется много наворотов, но можно сделать респироциты в теле нашего солдата немыми, в том смысле, что они действуют только как запасы кислорода и никак иначе. Это снимает большую сложность с его конструкции. Его химическая структура представляет собой полый алмазоид, но если ваш суперсолдат производит такие вещи, как графен и алмазные наностержни биологическим путем, нет никаких причин, по которым он не может производить их и естественным образом. Единственная проблема заключается в том, что они не являются пассивными переносчиками кислорода (они используют глюкозу для поглощения кислорода), поэтому, если вы сделаете их основным компонентом крови, будьте готовы кормить своего солдата гораздо большим количеством еды. Я полагаю, что отсутствие пассивного поглощения делает их несколько медленными, поэтому в ситуациях высокой активности они могут оказаться плохой заменой гемоглобину.

Однако они могут заменить или усилить миоглобин в его функции цитоплазматического хранилища кислорода. Миоглобин действует пассивно, но запасы кислорода в миоглобине в любом случае пополняются, когда существо находится в состоянии покоя, так что не будет большим преувеличением предположить, что респироциты могут запасать кислород, используя глюкозу, когда солдат отдыхает и ест. Объедините это с превосходным гемоглобином и птичьей дыхательной системой, и вы получите рецепт солдата, который может задерживать дыхание на несколько часов или бежать много миль .без необходимости дыхания. Это также имеет дополнительные преимущества, такие как уменьшение необходимости иметь высокую частоту сердечных сокращений во время стресса (например, частота сердечных сокращений лучших спортсменов ниже, чем у нетренированных людей при том же уровне нагрузки, но набрана до 11), вызывая меньше изнашивается сердечно-сосудистая система в целом. И вы также можете заставить респироциты выполнять другие функции, такие как поглощение свободных газов в кровотоке при переходе от высокого давления к низкому. (Так что больше никаких изгибов водолаза)

Есть мысли по этому поводу, кто-нибудь?

Эволюция прошла долгий путь

@Ender_look дал хороший обзор некоторых основных улучшений, но эволюции предстоит пройти долгий путь. Так что продолжим возиться...

Правильная дыхательная система

Птицы — неплохое начало, но они все же в конечном итоге вдыхают и выдыхают через одну и ту же трубу, начиная с глотки для приема пищи, потому что рыбы изначально глотали воздух. Система должна быть усилена, чтобы вдох был постоянными выдох имеет свое собственное отверстие. Мы превратим задний воздушный мешок в двухкамерный насос с предсердием, желудочком и «постпредсердием» (как расширение аорты для крови), чтобы через легкие проходил постоянный поток давления воздуха. . Передний мешок будет соединен непосредственно с внешней средой отверстием, которое всегда пропускает воздух наружу, что делает его относительно выполнимым для защиты от инфекций. На данный момент мы можем оставить соединение с глоткой для фильтрации поступающего воздуха и обеспечить рефлекторный путь для удаления слизи из входных отверстий, несмотря на риск удушья (я не вижу особых причин думать, что трахеотомия — это хорошо).

Наша селезенка действительно работает, просто большинство из нас не знает, как ею пользоваться.

Согласно недавним сообщениям , традиционные ныряльщики за жемчугом используют свою селезенку так же эффективно, как любое морское млекопитающее. Иногда медленный темп эволюции — это хорошо. :)

Окислители

Есть много способов сбраживать сахар для получения энергии, и все они очень малопродуктивны. Вашему превосходному солдату нужен собственный бак с окислителем, как ракета. Два варианта:

1. После того, как вы отказались от прежнего использования щитовидной железы, которая является одним из самых нелепых кладжей во всей биологии и должна быть заменена системой ювенильных гормонов насекомых, не нуждающейся в йоде, вы теперь используете эту железу для хранения большого количества йода. I2 в окисленной форме. I2 был бы твердым, но мы можем смешать его с небольшим количеством чего-то липкого, чтобы он был более работоспособным. Вам понадобится очень устойчивая структура фолликулярной мембраны; обычно организм обрабатывает I- только в виде иона или гормона щитовидной железы. Когда кислорода мало, йод будет использоваться для его регенерации. (Для этого требуются некоторые энергетические затраты, потому что кислород является лучшим окислителем, но вы можете иметь запасы энергии и окислитель под рукой вокруг вашей новой щитовидной железы)

2. Давайте попробуем разработать фермент, который сможет стабильно хранить O8 и безопасно расщеплять его, когда это необходимо. O8 похож на O2, но 8 атомов кислорода в кольце, как сера. Ужасно маловероятное соединение в обычной химии. Но если мы сделаем это, то сможем хранить в четыре раза больше кислорода на «миоглобин», и мы, ммм, попытаемся создать небольшой белок.

Состояние фиксации мышц

Гладкая мышца может «защелкиваться» так, чтобы оставаться в сокращенном состоянии без выделения энергии, путем дефосфорилирования миозина. Скелетные мышцы ваших солдат должны иметь аналогичный потенциал при произвольном регулировании, чтобы они могли без особых усилий переносить тяжелые нагрузки на определенные мышцы.

Полный электрический метаболизм

Усовершенствованные модели должны быть в состоянии преобразовывать воду в циркулирующие H2 и O2, используя чистое электричество в месте подзарядки, а затем метаболизировать их вместе в мышцах для получения дополнительной энергии.