Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
11 декабря 2016, воскресенье, 14:54
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

«Птичье» дыхание было уже у рептилий

Нильский варан (Varanus niloticus)
Нильский варан (Varanus niloticus)
 
Интеллектуальный партнер проекта

Ученые обнаружили, что одна из физиологических особенностей птиц, про которую раньше думали, что она возникла в ходе эволюции у птиц как приспособление к полету, присутствует также у некоторых ящериц. Эта особенность – однонаправленное дыхание. При таком типе дыхания легкие насыщаются кислородом не только при вдохе, но и при выдохе.

У человека воздух при вдохе попадает из носоглотки в трахею, потом в бронхи, потом в легкие, а потом тем же путем, но в обратном порядке выдыхается обратно. Газообмен – проникновение кислорода из воздуха в кровь – происходит только в легких, при этом в кровь попадает примерно 25% кислорода, содержавшегося в воздухе. У птиц есть еще один дополнительный орган – воздушные мешки. При вдохе примерно четверть воздуха попадает сразу в легкие, а три четверти – в воздушные мешки. При выдохе запасенный в мешках воздух попадает в легкие, таким образом, газообмен происходит не половину времени, а все время. Газ движется в легких по трубочкам, в которых и происходит газообмен, почти всегда в одном направлении. Такой способ дыхания позволяет затрачивать на расширение и сужение грудной клетки или воздушных мешков одно и то же количество энергии, а получать почти вдвое больше кислорода. По эффективности он превосходит даже тот, который достался млекопитающим.

 
Путь воздуха в легких миссисипского аллигатора (вверху - вдох, внизу - выдох)

Раньше считалось, что такое дыхание свойственно только птицам. Но в 2010 году была опубликована работа, авторы которой обнаружили, что воздух движется однонаправленно по парабронхам в легких у миссисипского аллигатора. У аллигаторов нет воздушных мешков, но в остальном наблюдается заметное сходство с птицами. Это наводит на мысль, что более эффективное однонаправленное дыхание возникло в ходе эволюции не непосредственно у птиц, а 250 миллионов лет назад, когда жил их с крокодилами общий предок – в триасовом периоде. Что характерно, на эволюционном филогенетическом дереве крокодилы находятся ближе к динозаврам и современным птицам, чем к другим современным рептилиям, и вот нашелся еще один признак,  объединяющий крокодилов с птицами. Это совпадение также навело некоторых ученых на мысль, что динозавры тоже дышали однонаправленно.

В работе, опубликованной 11 декабря этого года в авторитетнейшем журнале Nature,  авторы сообщают, что обнаружили аналогичный однонаправленный тип дыхания еще и у варанов.

Казалось бы, на дворе XXI век, весь необходимый для физиологических исследований арсенал методов давно разработан, все крупные объекты изучены вдоль и поперек, а неожиданные открытия происходят в молекулярной биологии. Каким образом удалось сказать новое слово в такой хорошо изученной области, как физиология позвоночных?

Видимо, дело в том, что раньше этим просто никто не интересовался. Анатомически легкие варанов ничем не похожи на легкие птиц. У варанов нет ничего напоминающего воздушные мешки. На вид легкие варана – просто мешки, поделенные перегородками на несколько частей. Но по показателям эффективности метаболизма кислорода вараны в лучшую сторону отличаются от своих ближайших родственников. Это и заинтересовало ученых. Компьютерная томография показала, что структура сложнее.

 
Путь воздуха в дыхательной системе варана

Оказалось, что у варана есть один большой мешок, и от него ответвляются от 9 до 11 мешочков поменьше. Эти мешочки поменьше могут сообщаться между собой через проницаемые стенки. Теоретически, такая конструкция может обеспечивать однонаправленное дыхание. Но одно дело предположить это, основываясь на изображении, полученном при томографии, а другое – доказать. Для этого пришлось применить несколько оригинальных методов. Динамика газов и жидкостей довольно схожа. Чтобы смоделировать поведение воздуха в легких, ученые заменили воздух водой с растворенными в ней сферами маленького размера. Вода текла в двух направлениях в большой камере, но однонаправленно в маленьких. Удостоверившись, что они на правильном пути, ученые имплантировали датчики в разные участки легких живого варана, и получили аналогичных результат.

Все это, конечно, еще не исключает возможности, что однонаправленное дыхание развивалось у предков птиц, варанов и крокодилов независимо, но все же всерьез заставляет задуматься над версией, что эта особенность появилась у их общего предка (примерно 270 лет назад). По нынешним меркам это довольно масштабная поправка в представлениях о ходе эволюции.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.