In drie seconden van 100 naar 30 slagen per minuut.

Dat hebben Spaanse onderzoekers ontdekt. Hun bevindingen zijn terug te lezen in het blad Frontiers in Physiology en kunnen verklaren waarom dolfijnen normaliter geen last hebben van duikersziekte.

Experiment
De onderzoekers baseren hun conclusies op experimenten met drie dolfijnen die in gevangenschap leven. Ze leerden de dolfijnen om op commando hun adem lang- of kortdurend in te houden. En ondertussen gingen ze na wat er met de hartslag van de dolfijnen gebeurde.


De resultaten zijn opmerkelijk. “Wanneer de dolfijnen gevraagd werd om hun adem in te houden, daalden hun hartslagen kort voor of op het moment dat ze hun adem in gingen houden,” vertelt onderzoeker Andreas Fahlman. “Ook zagen we dat de dolfijnen hun hartslag sneller en verder naar beneden brachten wanneer ze zich klaarmaakten om hun adem langduriger in te houden.”

Duikersziekte
Het onderzoek kan helpen verklaren waarom dolfijnen normaliter geen last hebben van duikersziekte. Dit is een ziekte waar menselijke duikers – wanneer ze onvoldoende voorzorgsmaatregelen nemen – wel mee geconfronteerd kunnen worden en die gekenmerkt wordt door symptomen als hoofdpijn, duizeligheid en soms zelfs verlies van bewustzijn en verlamming. De klachten ontstaan door de verhoogde druk die we diep onder water ervaren. Onder die hoge druk lost er meer stikstofgas op in het bloed. Wanneer duikers na lang en diep te hebben gedoken weer terugzwemmen naar het oppervlak en de druk dus afneemt, beginnen de longen de stikstof af te voeren. Maar dat gaat niet zo heel snel. Duikersziekte ligt op de loer wanneer duikers te snel naar het oppervlak terugkeren en nog veel stikstof in hun bloed hebben zitten. Bij een lagere druk vormt de stikstof namelijk belletjes in het bloed, waardoor de bloedsomloop gehinderd wordt. Duikersziekte kan voorkomen worden door niet te lang en te diep te duiken of na een lange en diepe duik langzaam naar het oppervlak te bewegen.

Bijzondere longen
Dat dolfijnen normaliter geen last hebben van duikersziekte is al langer bekend en werd eerder in verband gebracht met de bijzondere longen van de dieren. Dolfijnen zijn namelijk in staat om hun longen tijdens het duiken deels in te klappen en hun bloed vervolgens over het ingeklapte deel van de long te laten lopen. Omdat daar geen gassen te vinden zijn, kan het bloed die ook niet opnemen. En tien jaar geleden gingen Fahlman en collega’s zelfs nog een stap verder door met de Selective Gas Exchange-hypothese op de proppen te komen. “Het klinkt een beetje als science-fiction,” erkent Fahlman. “Maar wat we in feite voorstelden, was dat ze door te manipuleren hoeveel bloed er naar de longen wordt gestuurd en langs welk deel van de longen (een deel gevuld met gas of een ingeklapt deel) het stroomt, de dieren kunnen kiezen welke gassen worden uitgewisseld. Zo kunnen ze bijvoorbeeld wel zuurstof in het bloed opnemen of CO2 uit het bloed halen, maar de uitwisseling van stikstof vermijden. Deze hypothese helpt verklaren hoe ze de opname van stikstof en dus de duikersziekte kunnen voorkomen.”


Geen reflex
Wat de studie nu laat zien, is dat dolfijnen inderdaad in staat zijn om hun hartslag en daarmee ook de bloedsomloop te manipuleren. “Dolfijnen zijn net zo gemakkelijk in staat om hun hartslag te reduceren als wij in staat zijn om de snelheid waarmee we ademen terug te schroeven,” aldus Fahlman. “En dat stelt ze in staat om tijdens hun duiken zuiniger om te gaan met zuurstof en is waarschijnlijk (doordat naast de opname van zuurstof ook de opname van stikstof beperkt wordt, red.) heel belangrijk om duikgerelateerde problemen zoals duikersziekte te voorkomen.” Maar misschien nog wel veel belangrijker: het blijkt geen reflex te zijn, maar de dieren lijken de touwtjes zelf in handen te hebben. Als het een reflex was, zou je namelijk verwachten dat de dolfijnen hun hartslag voor elke duik even sterk reduceren. Maar dat is niet wat de onderzoekers hebben geconstateerd; ze zagen dat de dolfijnen hun hartslag sterker en sneller terugbrachten wanneer de dieren opdracht kregen om hun adem langer in te houden. “In andere woorden: we zien dat er een verband is tussen wat we van de dieren vragen en wat ze vervolgens doen: ze bereiden zich anders voor wanneer we ze vragen om lang te duiken dan ze doen wanneer we ze vragen om kortdurend te duiken.”

Helemaal ‘in control’
Fahlman en collega’s hadden op basis van eerder onderzoek wel verwacht dat dolfijnen in staat waren om hun hartslag te beperken. Maar wat de onderzoekers zeer verrast heeft, is hoe snel de dolfijnen dat kunnen. “Soms daalde de hartslag binnen 3 seconden van 100 slagen naar ongeveer 30 slagen per minuut,” vertelt Fahlman. “Sommige mensen zijn ook wel in staat om hun hartslag een beetje terug te brengen, denk aan gymnasten of sluipschutters, vrijduikers en yogi’s, maar zij moeten zich vaak meerdere minuten focussen om hun hartslag omlaag te krijgen, terwijl deze dieren maar enkele seconden nodig hebben. Zij hebben er in feite veel meer controle over.”

Harde geluiden
Dat de dolfijnen hun hartslag kunnen controleren en zo actief voorkomen dat ze last krijgen van duikersziekte, is natuurlijk prachtig. Maar het maakt de dieren tegelijkertijd ook kwetsbaar en kan dan ook helpen verklaren waarom dolfijnen soms toch de duikersziekte ontwikkelen. Ze hoeven namelijk maar even afgeleid te worden – bijvoorbeeld door harde geluiden die mensen op zee maken – en het kan zomaar misgaan. De onderzoekers hopen dan ook dat mensen daar in de toekomst rekening mee gaan houden. “Als het reguleren van de hartslag belangrijk is om duikersziekte te voorkomen en plotselinge blootstelling aan een ongebruikelijk geluid leidt ertoe dat dit mechanisme faalt, dan zouden we plotselinge luide geluiden moeten voorkomen,” stelt Fahlman.

Wie hoopt dat de studie er tevens toe leidt dat ook mensen straks geheel ongehinderd door duikersziekten langdurig kunnen gaan duiken, komt van een koude kermis thuis. Het is namelijk niet zomaar even een trucje dat we kunnen kopiëren. Toch is het belangrijk om de bijzondere vaardigheden van de dolfijnen te doorgronden, vindt Fahlman. “We zetten ons onderzoek voort en proberen beter te gaan begrijpen hoe de longen en het hart samenwerken en er zo voor zorgen dat deze dieren dingen doen die voor mensen onmogelijk zijn.” En wellicht leidt het uiteindelijk toch nog tot nieuwe inzichten waar wij mensen ons voordeel mee kunnen doen. “Zo willen we ook nog beter gaan begrijpen hoe de longen van dolfijnen tijdens het duiken kunnen inklappen, om vervolgens weer open te gaan. Als we dat uit kunnen vogelen, kunnen bijvoorbeeld premature baby’s wiens longen nog niet volledig ontwikkeld zijn, daarbij gebaat zijn.”