Her Memelinin Yaklaşık 1 Milyar Kalp Atımı Sayısı Kadar Yaşaması
memeliler arasında, kalp atış hızı ve yaşam beklentisi arasında ters bir yarı logaritmik ilişki vardır. yani kalp atışlarının/yaşam sürelerinin sayısı, her tür için bir ömür boyu önceden belirlenmiş sayıda kalp atımı sınırına dayanır.
1999'da fizikçi geoffrey west ve biyolog jim brown ile brian enquist, hayvanların enerjilerinin tam olarak nasıl kullanıldığını ve vücut oranları büyüdükçe kullanılan enerji miktarının neye göre ölçeklendiğini bulmaya çalışırken bazı ortak zeminler keşfetmişlerdir. bu araştırmacılardan çok daha önce, 1930'larda biyolog max kleiber günümüzde "kleiber yasası" olarak bilinen şeyi ortaya atmıştır: kleiber yasasına göre; hayvanın kütle büyüklüğüne göre metabolik hızı 1/1 oranında artmak yerine ¾ oranında artar. basit ifadeyle, bir fareden 100 kat daha büyük olan bir kedinin, bir farenin kullandığı enerjinin 100 katını kullanmayacağı anlamına gelir. bunun yerine, bir farenin 3/4 katı enerji kullanır. yani kedi, fareden 100 kat daha büyük olsa da enerji kullanımı aynı oranda artmaz. sadece 31,6 kat fazladan enerjiye ihtiyaç duyar. bu yasa, hayvanların cüssesi büyüdükçe kullandıkları enerjinin düştüğünü söyler.
kleiber yasasını referans alıp genişletmek isteyen yukarıda bahsettiğim araştırmacılar, yaşam süresi ve nabız hızı gibi özellikler arasındaki bağlara da odaklanmışlardır. ardından kalp atış hızı ve metabolizma hızı arasındaki ilişkinin ömür süresiyle direk bağlantılı olduğunu keşfetmişlerdir. bu, bir hayvanın tam olarak ne kadar yaşayacağını ve kalbinin büyüklüğüne göre ne kadar hızlı atacağını tahmin edilmesini sağlayan matematiksel bir denklemdir. denklem şu şekilde işliyor:
kalp atışı başına bazal enerji tüketimi-vücut büyüklüğü oranının, tüm hayvanlarda yaklaşık 10(-8) oksijen molekülü/kalp atışı sayısı olarak aynı olduğu sonucuna varılmış. eldeki verilere göre memeliler arasında yaşam beklentisi ve vücut ağırlığına göre hesaplanan kalp atış sayısı/ömür uzunluğu sayısı, memelinin büyüklüğüne göre sabit ve ortalama 7,3 +/- 5,6 x 10(8) kalp atış sayısı/ömür uzunluğu olarak hesaplanmış.
daha basit ifadeyle; memelilerin kalp atış hızı hayvanın büyüklüğüne-küçüklüğüne, metabolizma hızına göre değişiyor ancak yaklaşık 1 milyar kalp atışı sayısına ulaştıktan sonra kaç yıl yaşadıkları fark etmeksizin ölüyorlar. her bir memeli ortalama 1 milyar kalp atış sayısı kadar yaşıyor. bu durum 4 yıl yaşayan fare içinde aynı 70 yıl yaşayan fil içinde. insan burada istisna oluşturuyor. çünkü insan hastalıklara karşı kendine medikal olarak müdahale edebiliyor, arıtılmış su içip temizlenmiş gıdalar yiyebiliyor. bu avantajlar ile insanın kalp atış sınırı 2 milyardan biraz daha fazla olup, en uzun kalp atış sayısına sahip memeli konumunda.
bir filin bir fareden yaklaşık 15 kat daha uzun yaşamasının nedeni kalbinin yıllar boyunca daha uzun süre atması değil. nedeni, filin kalbinin fareye göre çok daha yavaş atması. dolayısıyla bir filin 1 milyar kalp atış sınırına ulaşması çok daha uzun süre alıyor. yani memelilerin ömrü yıl bazlı değil, kalp atış sayısı bazlı. boyut ve yaşam süresi arasında bir korelasyon var. bu korelasyondan da şu soru çıkıyor. büyük memeliler daha uzun yaşarken küçük memeliler neden daha kısa yaşıyor? ya da başka bir deyişle büyük hayvanlar neden küçük hayvanlara göre enerjilerini daha yavaş kullanıyor? memelilerin nabız hızları, metabolizma hızları, enerjiyi ne kadar hızlı yaktıkları vücut boyutlarına göre yaşam sürelerinin nasıl belirlendiği tüm bunlar arasındaki ilişkiyle bağlantılı.
kütle ve hacim bakımından, bir filin bir fareden trilyonlarca kat daha fazla hücresi vardır ve bu hücrelerin hepsi üstlerine düşen görevi yapmalı, metabolizmayı devam ettirip canlının yaşamını sürdürmelidir. küçük memelilerde işler daha kolaydır, büyük memelilere göre çoğu şey daha basit ilerler. büyük bir memelide ise çok daha fazla kan damarı, hareketli parçalar, daha uzun ağlar vardır. yapılacak çok daha fazla iş vardır ve dolayısıyla enerjiyi daha verimli kullanması gerekir. öyledir de, büyük memelilerin hücreleri küçük memelilere göre çok daha verimli çalışırlar. bir filde bulunan hücre, bir farede bulunan hücreye göre çok daha yavaş çalışır ancak çok daha fazla iş yapar. küçük bir memeli ise büyük memelilerinki kadar kompleks olmayan işleri çok daha az hücreyle, çok daha fazla enerji kullanarak yapmak zorundadır. hücrelerin de enerji kullanan metabolik atımları vardır. dolayısıyla yavaş çalışan bir hücre çok daha az atıma sahiptir ve memelinin 1 milyar kalp atış sayısına ulaşması hücresel seviyede daha uzun süre alır.
hayvanın büyüklüğüne ve buna bağlı olarak sahip olduğu hücrenin miktarına göre, yukarıda bahsettiğim büyük memelilerin enerjiyi daha verimli kullanmasına şöyle bir benzetme yapılabilir. bir yangın var ve söndürülmesi için 30 kova su boşaltılması gerekiyor. 30 kova bizim kalp atış sayısı yani ömür sınırımız. 30 kişi ellerindeki birer kovayla, 120 metre uzaklıktaki su kuyusundan tüm kovaları dolduruyor ve her biri 120 metre mesafeyi koşarak ellerindeki kovaları boşaltıyorlar. 120 metrelik tek seferlik bir hızlı koşuda toplam 30 kova su boşaltıp yangını çok hızlı bir şekilde söndürüyorlar ama bunu yaparken çok fazla enerji harcayıp yoruluyorlar, yani ölüyorlar. bu küçük memeliler oluyor. hızlı yaşayıp hızlı ölüyorlar.
yangına farklı bir senaryo ile müdahale edelim. 60 insan (daha fazla hücre) ikişer metre arayla, 30 kova suyu elden ele taşıyarak yangına müdahale ediyor ve toplam 30 kova su boşaltıp söndürüyorlar. bunu yaparken ellerinde birer kovayla koşanlara göre daha hantal davranıyorlar, koşmuyorlar; söndürme işini daha uzun sürede ama daha az enerji harcayarak yapıyorlar. her birinin elinden 1 değil, 30 kovalık paylaşılmış iş geçtikten sonra ölüyorlar. bu da büyük memeliler oluyor.
istisnai olarak insan ve diğer bazı memelilerin 1 milyar kalp atım sayısı sınırından fazla yaşayanları da var. ancak insanlar kadar (2 milyardan fazla) bariz bir fazlalık yok.