 |
 |
 |
 |
Tre köttätande och ett allätande däggdjur. Överst till vänster den sydamerikanska jaguaren (Panthera onca), en köttätare som nedlägger sitt byte själv, helst större däggdjur. Överst till höger den afrikanska fläckiga hyenan (Crocuta crocuta), som är en beryktad asätare, men hyenflockar nedlägger faktiskt större delen av sitt byte själva, ofta stora däggdjur. Nederst till vänster en sydasiatisk fladdermus (Scotophilus heathii) som, liksom de flesta andra fladdermöss, är en utpräglad insektsätare. Nederst till höger ett europeiskt vildsvin (Sus scrofa), som är en utpräglad allätare. From Encyclopedia of Life, courtesy of Carlos Henrique Luz Nunes de Almeida (above left) and Jerzy Strzelecki (below right), both under Creative Commons Attribution 3.0 Unported License, Gerald and Buff Corsi (above right) and the Darwin Initiative Centre for Bat Research (below left), both under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License. |
|
Ryggradsdjurens matspjälkningssystem, mag-tarmkanalen, är en fantastisk apparat. Matspjälkningsapparaten är i princip ett långt rör, vars olika delar har olika funktioner. Den arbetar som ett löpande band, längs med vilket födan successivt transporteras och behandlas, på olika sätt i olika avsnitt. Denna grundplan är dessutom fantastiskt anpassningsbar. De olika delarna är på flera sätt anpassade till djurens föda.
Olika djurgrupper kan ha radikalt olika diet. Växtätare kan bland annat äta frukter, frön, blad eller gräs. Köttätare kan äta andra ryggradsdjur, till exempel däggdjur, fåglar eller fiskar. De kan också äta ryggradslösa djur, till exempel insekter och djurplankton. De kan fånga sitt byte själva eller äta as, alltså kadaver av döda djur.
Köttätare, växtätare och allätare
Ordet kött användes huvudsakligen om muskler hos däggdjur, fåglar och kanske fiskar. Med det problematiska ordet köttätare (karnivorer) avser jag däremot här alla djur som äter animalisk föda, inklusive de som äter insekter och andra ryggradslösa djur. Växtätare (herbivorer) äter förstås oftast växter, men ofta också alger, svampar och lavar. Allätare (omnivorer) har en blandad animalisk och vegetabilisk diet. Men det finns mycket få rena köttätare och växtätare bland däggdjuren och fåglarna. De flesta köttätare äter även en del vegetabilisk föda, de flesta växtätare en del animalisk föda. Nämnas här bör också att matspjälkning är att föredra framför "matsmältning". Födan bryts ju ner, den smälter inte som snön i vårsolen. Texten fortsätter under bilderna.
Mag-tarmkanalens byggnad och funktioner
Bilden i faktarutan nedan visar mag-tarmkanalens organ med människan som exempel. Organen beskriv i rutans text. Med mycket få undantag, återfinns alla bildens organ hos alla andra däggdjur. Några däggdjur saknar dock tänder och många blindtarmens maskformiga bihang. Alla fåglar saknar tänder och gom, många av dem blindtarm. Hos fåglar är en del av matstrupen utvidgad till en kräva, i vilken föda kan lagras. Texten fortsätter under faktarutan.
 |
Översikt av mag-tarmkanalens delar
En schematisk bild av mag-tarmkanalen hos människan. Födan tas in i munhålan, i vilken sex större och flera mindre spottkörtlar mynnar. I munhålan tuggas födan och förs av tungan till svalget (pharynx). Sedan transporteras den genom matstrupen (esophagus) till magsäcken (ventriculus) och därifrån till tolvfingertarmen (duodenum), som är tunntarmens första del. I tolvfingertarmen mynnar leverns (hepar) och bukspottkörtelns (pancreas) utförsgångar. Bukspottskörtelns huvudgång mynnar gemensamt med leverns enda gång. Gallblåsan, som lagrar galla, mynnar i leverns utförsgång. Tolvfingertarmen övergår i tunntarmens andra och tredje avsnitt (jejunum och ileum). Tunntarmen är flera meter lång. Den mynnar nedtill på bukens högra sida (se pilen) i tjocktarmen. I denna mynning finns en klaff som portionsvis tömmer ut tunntarmsinnehållet i tjocktarmen. Tjocktarmen består av fyra delar: blindtarm (cecum), grovtarm (colon), ändtarm (rectum) och analkanal. Blindtarmen bildar en säck nedanför tunntarmens mynning. Den är försedd med ett maskformigt bihang (appendix vermiformis). Läs om bihangets eventuella funktioner och "blindtarmsinflammation" på en annan sida. Grovtarmen består av fyra delar: en uppåtgående, en tvärgående, en nedåtgående och en S-formad. Ändtarmen avslutas med en säckformad utvidgning, ampullen, som töms genom analkanalen.
De översta luftvägarna utgörs av de båda näshålorna, svalget (pharynx), struphuvudet (larynx) och luftstrupen (trachea). Naturligtvis kan vi också andas genom munnen. Näshålorna avgränsas nedtill från munhålan av gommen, som består av en främre benförstärkt del, den hårda gommen, och en bakre del, den mjuka gommen. Den grå zonen i svalget är det område där andningsluftens väg korsar födans. Modified image. Courtesy of Mariana Ruiz Villarreal, in the public domain. |
|
Viktiga funktioner hos mag-tarmkanalen är bland annat födointag, sväljning, transport av innehållet längs med kanalen, mekanisk nedbrytning av födan, kemisk nedbrytning av födan, upptag av näringsämnen till kroppen och defekation ("bajsning").
Födointag och mekanisk nedbrytning
Eftersom animalisk föda oftast är lättspjälkad brukar köttätare inte tugga maten särskilt noga. Köttätande däggdjur skär ofta bara sönder maten med sina vassa kindtänder eller så krossar de den. Köttätande fåglar river sönder bytet med sin kraftiga näbb eller så sväljer de bytet helt.
Växtföda är oftast svårspjälkad. Växtätande däggdjur måste därför tugga maten väl, så att den blir lättare att angripa för de mikroorganismer, som hjälper dem med matspjälkningen. Läs om dessa mikroorganismer längre ner på denna sida. Vid idissling och så kallad koprofagi (förtäring av avföring) passerar födan växtätarnas mag-tarmkanal två gånger. Växtätande däggdjur har oftast kraftiga, slitstarka kindtänder, som mal sönder födan. Fåglar saknar tänder. De har emellertid en muskelmage, som mekaniskt sönderdelar födan, ofta med hjälp av nedsvalda små stenar. Deras näbbar är också på många olika sätt anpassade till deras födointag. Läs om idissling och om koprofagi på en annan sida. Läs om däggdjurens tänder och om fåglarnas muskelmage på andra sidor. Texten fortsätter under bilderna.
Fågelnäbben är ett fantastiskt redskap som kan anpassas till alla typer av föda. Exempel är rovfåglars spetsiga kroknäbb, som kan riva bytet i bitar, papegojors och finkars kraftiga näbbar, som kan krossa frön och frukter, insektsätande fåglars ofta smala näbbar, med vilka de fångar bytet i flykten, och många fiskätande fåglars långa näbbar, som kan fungera som spjut eller har vassa utskott, i vilka bytet fastnar.
Sväljning och transport av födan
Det förefaller inte vara särskilt funktionellt att födans väg korsar andningsluften. Det gör den hos både däggdjur och fåglar. Det finns emellertid skyddsmekanismer som gör att födan inte hamnar i luftvägarna. Här beskrivs däggdjurens sväljreflex. Vid sväljning förs den mjuka gommen uppåt och täpper till vägen mellan svalget och näshålorna. Dessutom täcks struphuvudets mynning av struplocket, samtidigt som röstspringan mellan stämbanden inuti struphuvudet stängs. Men dessa mekanismer fungerar inte alltid. Ibland kan föda komma upp i näshålorna eller ner i struphuvudet. Det förra är mest obehagligt. Det senare kan vara mycket farligt och leda till andningsstopp. Hos andra däggdjur än människan bildar struphuvudet en upphöjning i svalgregionen, vilket leder till att födan passerar på båda sidor om det, inte över det, som hos människan. Risken att födan hamnar i luftvägarna är då betydligt mindre. Människans nersänkta struphuvud är en konsekvens av att huvudets läge ändrades, när våra förfäder anpassade sig till att gå på två ben. Detta illustrerar ett viktigt faktum, nämligen att evolutionen leder till bra lösningar, men inte alltid till de bästa möjliga. Å andra sidan har det hävdats att vår talförmåga gynnas av att struphuvudet är nedsänkt.
Matstrupen är, åtminstone hos människan, överst och nederst försedd med två ringformiga slutmuskler som bara öppnas vid sväljning. Den nedre är belägen precis där matstrupen passerar mellangärdesmuskeln och får stöd av denna. Notera att magsäckens "övre magmun" inte är försedd med någon slutmuskel. När en tugga av tungan förs bakåt in i svalget, inleds sväljreflexen. Då öppnas matstrupens övre slutmuskel, födan transporteras genom matstrupen, den nedre slutmuskeln öppnas och födan hamnar i magsäcken. Texten fortsätter under videon.
|
En gastroskopisk undersökning av övre delarna av mag-tarmkanalen hos en människa. Ett gastroskop är en böjligt fiberoptiskt rör försett med en kamera. Titta inte på videon, om du tycker det är obehagligt. Videon börjar inuti tolvfingertarmen. Sedan förs gastroskopet uppåt mot svalget. Först ser man tolvfingertarmens insida, som är försedd med höga cirkelformade veck. När gastroskopet lämnar tarmen, ser man en kort stund öppningen i magsäckens slutmuskel (pylorus). Sedan granskas under en längre tid magsäckens insida, som bitvis är försedd med låga längslöpande veck, bitvis är slät. Magsäcken är uppblåst med luft. I en tom ihopdragen magsäck ser man vecken tydligare, men de försvinner när organet tänjs ut. När spetsen på gastroskopet vänds 180 °C, ser man hur matstrupens nedre slutmuskel sluter tätt runt om det svarta gastroskopröret. Därefter förs gastroskopet uppåt genom matstrupen, Slutligen får man en glimt av struphuvudets insida med stämbanden samt svalget. From YouTube, courtesy of Dr. Santosh Rawlani. |
|
Transport längs med magtarmkanalen sker med så kallad peristaltik. Ett avsnitt av den ringformade glatta muskulaturen i väggen snörper då åt hålrummet, så att det blir avsevärt smalare. Insnörpningen vandrar sedan framåt som en våg och skjuter hålrummets innehåll framför sig. Peristaltiska vågor löper med jämna mellanrum längs med magtarmkanalen, oftare när man har ätit. Enligt "tarmens lag" rör de sig lyckligtvis alltid i riktning från munnen och mot ändtarmsöppningen (anus). När man spyr, är det bukväggens skelettmuskler som pressar ihop magsäcken, så kräkning bryter inte mot "tarmens lag". Läs mer om kräkning på en annan sida. Magsäckens nedersta del är försedd med en slutmuskel (pylorus). Den är hos människor märkligt nog normalt öppen, men stängs strax efter det att en peristaltisk våg fört magsäcksinnehållet mot tolvfingertarmens öppning. På så sätt portioneras magsäckens innehåll ut i tarmen i lagom takt. Ändtarmsöppningen har, åtminstone hos människor, två slutmuskler, en icke viljekontrollerad glatt muskel och en viljekontrollerad skelettmuskel, som spädbarn inte kan styra.
Kemisk nedbrytning och upptag av födan
Köttätande däggdjur och fåglar lever, som nämnts ovan, på en mera lättspjälkad föda än de flesta växtätare. De tenderar därför att ha en kortare, enklare utformad mag-tarmkanal än växtätare. I synnerhet tunntarmen, grovtarmen och blindtarmen brukar vara kortare än hos växtätare. Köttätare är däremot ofta utrustade med en stor magsäck som lagrar föda. Köttätare utsöndrar ofta också extra mycket koncentrerad saltsyra i magsäcken för att luckra upp bindväv och muskelvävnad samt lösa upp proteiner och skelettben från födan. Saltsyran i magsäcken dödar också bakterier i rutten föda, något som är särskilt viktigt för asätare. Notera att även köttätare, som normalt jagar sitt byte, också ofta äter as. En del köttätande däggdjur och fåglar spyr upp ospjälkbara delar av födan, till exempel hår och fjädrar, i form av spybollar.
Växtätande däggdjur är ofta försedda med en jäskammare, i vilken mikroorganismer hjälper dem att bryta ner födan. De kan vara framtarmsjäsare med en mycket stor magsäck, ofta uppdelad i två, tre, fyra eller fem delar. Vissa av magsäcksdelarna kan egentligen vara utvidgningar av matstrupens nedre del eller tunntarmens övre del. De kan också vara baktarmsjäsare med en mycket stor grovtarm och/eller en mycket stor blindtarm. Läs om jäskammare hos olika däggdjur och fördelarna med att utnyttja mikroorganismer samt om magsäckar hos olika däggdjur på en annan sida.
Märkligt nog känner man bara till en fågelart som är framtarmsjäsare, nämligen den sydamerikanska hoatzin (Opisthocomus hoazin), som använder krävan som jäskammare. Många fåglar är dock baktarmsjäsare. En del av dem har flera blindtarmar.
Däggdjur och fåglar har således, i större eller mindre grad, hjälp av mikroorganismer med att bryta ner födan kemiskt. Men de bryter naturligtvis alla också ner den utan denna hjälp. I synnerhet köttätare och allätare bryter ner större delen av födan själva. Den kemiska nedbrytningen sker med hjälp av saltsyra i magsäcken, gallsalter från levern och en rad olika enzymer. Enzymer är proteiner som spjälkar starka kemiska bindningar i molekyler.
Magsäckens saltsyra löser upp födan och genom att bryta svaga bindningar mellan molekyler. Den spjälkar inte molekylerna. Gallans gallsalter spjälkar inte heller molekyler, utan fungerar som tvättmedel (detergenter). De är molekyler med en fettlöslig och en vattenlöslig ände. De fäster sig på ytan av stora fettdroppar, med den ena änden i fettet och den andra i det omgivande vattnet. Detta leder till att ytspänningen sänks i det vatten som håller ihop fettdropparna. Dropparna kan då slås sönder till mindre fettdroppar med en större total angreppsyta för det enzym som spjälkat fettet. Texten fortsätter under bilderna.
De matspjälkande enzymerna
De viktigaste enzymerna är av två typer. Här följer en beskrivning av några enzymer hos människan och många andra däggdjur.
Den ena typen av enzymer bildas framför allt i bukspottkörteln och verkar då lösta i den vätska som finns i tunntarmens hålrum. De står oftast för den inledande nedbrytningen av stora molekyler till mellanstora. Från bukspottkörteln kommer bland annat trypsin och kymotrypsin, som spjälkar proteiner, amylas, som spjälkar stärkelse, nukleaser som spjälkar nukleinsyror (DNA och RNA) och lipas som spjälkar fett (triglycerider). Pepsin bryter ner proteiner i magsäckens sura miljö. Salivamylas börjar bryta ner stärkelse i munhålan.
Den andra typen av enzymer är inbäddade i tunntarmens vägg, i de cellmembran som vetter mot dess hålrum. De bryter ned produkterna av de lösliga enzymernas aktivitet. Sådana enzymer är peptidaser, som spjälkar proteinfragment i mindre bitar, och maltas som spjälkar stärkelsefragment till druvsocker (glukos). Tarmväggens enzymer bryter också ner en del små molekyler från födan som inte kan absorberas, utan måste spjälkas till upptagbara produkter. Till de senare hör vanligt socker (sackaros), som av sukras spjälkas till druvsocker (glukos) och fruktsocker (fruktos), samt mjölksocker (laktos), som av laktas spjälkas till druvsocker (glukos) och galaktos. De flesta vuxna däggdjur saknar laktas. Läs om hur vi ändå kan dricka mjölk och om vår evolution på en annan sida.
Slutresultatet av alla dessa enzymers aktivitet är små molekyler, som kan absorberas och tas upp av kroppen. Dessutom finns det molekyler från födan, som inte behöver brytas ner, utan kan absorberas direkt. Till dem hör vatten. Absorptionen sker hos människan huvudsakligen i tunntarmen genom eller mellan de celler som finns närmast hålrummet. Vattenlösliga ämnen absorberas oftast med hjälp av proteintransportörer, som finns i de mot hålrummet vettande cellernas cellmembran. Sådan transport är oftast energikrävande. Fettlösliga ämnen kan däremot passera rakt igenom cellmembranen med icke energikrävande diffusion. Läs om diffusion på en annan sida. Vatten tas upp med osmos igenom eller mellan cellerna. Osmos innebär att vatten passivt transporteras från en lösning med låg totalhalt av lösta ämnen till en med hög, så att skillnaderna i halt mellan de två lösningarna minskar. Det allra mesta vattnet absorberas hos människor i tunntarmen, resten i grovtarmen.
Näringsbehov och essentiella ämnen
Olika däggdjur och fåglar är evolutionärt anpassade till sin speciella kost. Det innebär också att olika arter skiljer sig åt i sin ämnesomsättning. Dessutom innebär det att de har utvecklat olika ekosystem av mikroorganismer i mag-tarmkanalen. Mikroorganismerna kan inte bara hjälpa dem att bryta ner många näringsämnen. De kan också producera så kallade essentiella ämnen åt dem. Essentiella ämnen är kemiska ämnen som ett djur behöver, men inte kan producera själv eller inte producera själv i tillräcklig mängd. De inkluderar hos människan vatten, flera aminosyror, några omättade fettsyror, ett flertal vitaminer och åtskilliga mineralämnen. Andra däggdjur och fåglar har nästan samma eller samma behov av essentiella näringsämnen.
Hos växtätande däggdjur bryter mikroorganismerna ner bland annat cellulosa till huvudsakligen korta fettsyror: myrsyra, ättiksyra, propionsyra och smörsyra. Fettsyrorna absorberas till blodet och är en mycket viktig energikälla. Utan mikroorganismer hade många växtätare inte fått i sig tillräcklig mycket energi med födan. Detta gäller särskilt de växtätare som äter gräs och blad, som är energifattig och svårnedbrytbar föda, Frukter och frön innehåller däremot betydligt högre halter av energirika ämnen och är lättare att bryta ner. Djur som äter animalisk föda har inte samma problem med att bryta ner födan. De kan bryta ner alla viktiga stora molekyler i födan med hjälp av egenproducerade enzymer.
Växtätarna tillgodogör sig också vitaminer och essentiella aminosyror som mikroorganismerna producerat. Växters proteiner har en annorlunda aminosyrasammansättning än djurs. För djuren essentiella aminosyror saknas därför ofta i växter, olika aminosyror i olika växter. Djur som äter animalisk föda har inte detta problem, eftersom födan har ungefär samma aminosyrasammansättning som de själva. Läs om essentiella aminosyror på en annan sida. Texten fortsätter under bilderna.
 |
 |
Överst ses en knölval (Megaptera novaeangliae). Den filtrerar främst djurplankton och fisk med hjälp av sina barder. Alla valar är köttätare. Ändå har de en flerdelad magsäck, något som är typiskt för växtätare. Det har sannolikt att göra med att de härstammar från växtätare. Valarna är släkt med de partåiga hovdjuren och räknas numera tillsammans med dem till gruppen Cetartiodactyla. I sin magsäck har de kanske mikroorganismer som bryter ner kitin och vaxer, ämnen som finns i hög halt i många djurplankton och som är onedbrytbara för de flesta däggdjur. Läs mer om valarnas magsäck på en annan sida. Nederst ses en hoatzin (Opisthocomus hoazin). Den har mikroorganismer i sin kräva och är den enda kända framtarmsjäsaren bland fåglarna, Hoatzin är en märklig fågel, mest känd för att ungarna på vingarna har klor som hjälper dem att klättra. Klorna är dock en nybildning, som inte motsvarar den 150 miljoner år gamla "urfågelns" (Archaeopteryx) klor. Hoatzin ser ut som en hönsfågel, men det är den inte. Den bildar en egen fågelordning och dess släktskap med andra fåglar är oklar. From Encyclopedia of Life, courtesy of Cláudio Dias Timm under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 Generic License (above) and Fritz Geller-Grimm under Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic License (below). |
|
Några däggdjur och fåglar skiljer sig från de andra i sitt behov av ett fåtal essentiella ämnen. Ett exempel är vitamin C. Vitamin C förkommer i mycket låga halter i nästan all animalisk föda. Men de flesta däggdjur och fåglar kan bilda vitaminet själva. Hos bland annat människan är vitamin C däremot ett essentiellt ämne. Läs mer om vitamin C på en annan sida.
Mycket få däggdjursarter äter enbart vegetabilisk föda eller enbart animalisk föda. Växtätare äter ofta små mängder animalisk föda, till exempel insekter. Rovdjur och asätare äter ofta små mängder vegetabilisk föda. De senare kan också, precis som växtätare, tillgodogöra sig vitaminer som deras mikroorganismer producerat. Dessa tillskott i kosten kan tillföra djuren olika essentiella ämnen. Många däggdjur och fåglar äter också jord, så kallad geofagi. Funktionen med detta beteende kan vara tillförsel av essentiella mineralämnen. Mineralämnen är metalljoner. Det finns naturligtvis inga organismer, som kan bilda sådana joner. Alla organismer är beroende av att få dem i sig utifrån. Läs om geofagi på en annan sida.
|
Synpunkter på människans näringsbehov
Människor kan inte leva på ren köttdiet. Detta leder förr eller senare till brist på essentiella näringsämnen. Den första bristsjukdom som uppkommer hos människan är skörbjugg, brist på vitamin C. I gamla tider drabbades många sjömän på långresor av skörbjugg. Först på 1700-talet kom man underfund med att man kunde bekämpa skörbjuggen med hjälp av växtföda, till exempel citrusfrukter.
Inuiternas traditionella diet består nästan bara av animalisk föda. Men de lärde sig att undvika bristsjukdomar genom att äta vissa typer av växtföda och vissa vävnader i jaktbytet. Å andra sidan finns det, till exempel i Indien, många människor som är vegetarianer. De kan klara sig bland annat genom att äta en varierad växtdiet och genom att ha en mycket välutvecklad flora av mikroorganismer i mag-tarmkanalen. Med ensidig växtdiet blir dock risken stor att drabbas av bristsjukdomar.
Människan har sannolikt ätit animalisk föda i hundratusentals år. Människan är således med stor sannolikhet en allätare, evolutionärt anpassad till att äta både animalisk och vegetabilisk föda, dock sannolikt en betydligt mindre andel animalisk föda, än de flesta av oss äter i dag. Notera dock, som ovan diskuterats, att människan har en fantastisk förmåga att anpassa sig till en rent vegetabilisk och en nästan rent animalisk diet. Jag är inte kompetent att uttala mig om kostrekommendationer. Notera dock att det är ganska lätt att visa vilket intag av ett visst näringsämne, som krävs för att undvika bristsjukdom. Det är däremot mycket svårare att visa vilken balans mellan olika näringsämnen som är bäst för vår hälsa och som minskar risken att drabbas av olika sjukdomar. Det är också svårt att fastställa värdet av eller risken med de olika dieter, som nu är populära. Officiella kostrekommendationer har delvis ändrats några gånger under de senaste decennierna. Ett råd som stått sig genom åren är dock att det är bra att äta en varierad föda. Men det är ju inte särskilt vägledande. Läs om utdöda människoarters diet och om matlagningens betydelse för människans evolution på en annan sida.
För trodde man att de mikroorganismer som lever i människans tarmar, det så kallade mikrobiomet, inte hade någon större betydelse för vår hälsa. Under senare år har man emellertid gjort en radikal omvärdering. Mikrobiomet är på många sätt nödvändigt för att vi ska kunna överleva. Störningar i dess sammansättning kan leda till sjukdomar. Läs mer om tarmarnas mikroorganismer på en annan sida.
|
|
Referenser
K. E. Barrett, S. M. Barman, S. Boitano, and H. L. Brooks: Ganong's review of medical physiology (23rd ed, McGraw-Hill Lange, 2010).
C. Hickman, L. Roberts, A. Larson, H. l'Anson, and D. J. Eisenhour: Integrated principles of zoology (13th ed,, McGraw Hill, 2005).
R. W. Hill, G. A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012).
K. V. Kardong: The vertebrates (5th ed, McGraw-Hill, 2009).
Widmayer, H. Raff, and K. T. Strang: Vander's human physiology (12th ed, McGraw-Hill, 2011).
P. Willmer, G. Stone, and I. Johnston: Environmental physiology of animals (2nd ed, Blackwell, 2005).
Till början på sidan
Till "Djurfakta"
|
