Mus og elefanter er begge pattedyr, de har fire ben, en for- og en bagende, og de er begge forsynede med en hale eller en snabel. Så på nær størrelsen er de stort set ens!
Cellen er deres fælles byggesten. Her videregives arven ved deling af DNA, og det er her – inde i mitochondrierne – de kemiske processer foregår, hvor sukkerstoffer nedbrydes til kuldioxid og vand. Ved disse kemiske processer er ATP-molekylet cellernes fælles energigrundlag, og energiudbyttet er det samme i såvel et encellet tøffeldyr som i et bøgetræ, en mus eller i en elefant.
Når grønkornene i alger og planter udnytter lys ved fotosyntesen, sker det også med den samme fotokemi og ved brug af de samme eller lettere modificerede pigmenter og enzymer. Vi møder således store ligheder i arternes stofskifte. De fleste banebrydende udviklinger af stofskiftet var faktisk allerede gennemført hos bakterierne for 3 milliarder år siden. Fællestrækkene i levende organismers opbygning og stofskifte skyldes altså en fælles arv.
Elefanter er omkring en million gange tungere end den mindste mus, men også udover størrelsen oplever vi elefanter og mus som forskellige. Elefanter bevæger sig med sindighed, mens mus udviser febrilsk aktivitet. Hjertet slår langt hurtigere hos mus, og de spiser i modsætning til elefanter hver dag en mængde mad, der svarer til deres egen vægt – i visse tilfælde endda mere. Noget tyder på, at naturen er således indrettet, at selv om molekylerne og energiudbyttet ved de biokemiske processer er de samme, så kan man ikke bare skalere en mus op til elefantstørrelse og forvente at alt fungerer som hidtil. Det er der forskellige årsager til.
 |
|
Stofskiftet afhænger inden for forskellige dyregrupper af krops-vægten i potensen b = 3/4. Dyregruppernes stofskifte adskiller sig indbyrdes med forskellige normaliseringskonstanter (a), som er meget lavere hos vekselvarme krybdyr og insekter end hos ensvarme fugle og pattedyr.
|
Overflade/volumen-forhold og stofskifte
Når dyr beholder den samme facon men øger størrelsen, sker der voldsomme ændringer i forholdene mellem deres overflade, volumen og vægt.
Hvis et dyr opretholder samme form, men bliver 100 gange større – som fx fra en 3 cm stor mikromus til en 3 m stor elefant – så stiger overfladen med 10.000 gange (1002) og vægten med 1.000.000 gange (1003). Overfladen i forhold til vægten bliver derfor 100 gange mindre.
 |
|
Areal, volumen og overflade/volumenforholdet for fem forskellige geometriske former.
|
Da varme produceres i cellerne, men optages eller frigives over overfladen, vil musen fryse ihjel, mens elefanten vil koge, hvis ikke cellernes stofskifte justeres til dyrets størrelse. Stofskiftet (R ) stiger da heller ikke i takt med dyrs masse (M ). Det stiger derimod med kropsvægten i potensen 3/4 ifølge den generelle funktion:
R = a ·M b
hvor a er en normaliseringskonstant, som er nogenlunde den samme for alle pattedyr, og b er en fast potens på 3/4.
Denne lovmæssighed, der omtales som 3/4-loven, gælder ikke bare for pattedyr i størrelsesspektret fra mus til elefanter, men kan udstrækkes til det enkelte mitochondrie og til det molekyle, som optager ilten i mitochondriet, jf. figuren.
Hvis det samlede stofskifte hos dyrene stiger med kropsvægten i potensen 3/4, så må stofskiftet pr. kg legemsvægt (R/M ) falde med kropsvægten i potensen 1/4. Da elefanten som nævnt er omtrent en million gange tungere end den mindste mus, forudsiger sammenhængen, at stofskiftet pr. kg legemsvægt er ca. 30 gange større i musen end i elefanten. Det svarer fint til vores indtryk af mus og elefanters aktivitetsniveau.
