04 август 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Червата на акула функционират като клапан на Тесла (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 22 юли 2021 в 00:00 58450
CT изображение на спирално черво на тихоокеанска бодлива акула-куче (Squalus suckleyi). Началото на червата е вляво, а краят е вдясно. Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

Макар да е изненадващо, всъщност не знаем много за това какво ядат акулите. Още по-малко се знае как те смилат храната си и каква роля играят в по-голямата океанска екосистема.

Повече от век изследователите разчитат само на скици на храносмилателната система на акулите, за да разберат как функционират - и как това, което ядат и отделят въздействат върху други видове в океана. Сега изследователи са създали поредица 3D сканирания на червата с висока резолюция от близо три дузини видове акули, които ще повишат знанията ни за това как се хранят акулите и смилат храната си.

Три гладки кучешки акули (Mustelus canis). Кредит: Elizabeth Roberts/Wikimedia Commons

„Крайно време е да се използват някои съвременни технологии, за да се разгледат тези наистина удивителни спирални черва на акулите“, коментира водещият автор Саманта Лий (Samantha Leigh), асистент в Калифорнийския държавен университет "Домингес Хилс". „Разработихме нов метод за дигитално сканиране на тези тъкани и сега можем да разглеждаме меките тъкани с много големи детайли, без да се налага да ги разрязваме".

Изследователският екип от Калифорнийския държавен университет "Домингес Хилс", Университета на Вашингтон, както и Университета на Калифорния, Ървайн, публикува заключенията си на 21 юли в списание Proceedings of the Royal Society B.

Изображение от компютърна томография на спирално черво на кучешка акула. Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

Изследователите са използвали предимно компютърна томография (CT) в лабораториите Friday Harbor Labs на Университета на Вашингтон (UW), за да създадат 3D изображения на червата на акула, получени от образци, запазени в Природонаучния музей в Лос Анджелис. Машината работи като стандартен CT скенер, използван в болниците: Поредицата от рентгенови изображения са направени от различни ъгли, след което се комбинират с помощта на компютърна обработка за създаване на триизмерни изображения. Това позволява на изследователите да видят сложността на червата на акула, без да се налага да им правят дисекция.

Жива тихоокеанска бодлива кучешка акула (Squalus suckleyi). Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

„CT сканирането е единственият начин да се разбере формата на червата на акула в три измерения“, разказва съавторът професор Адам Съмърс (Adam Summers) от UW Friday Harbor Labs, който ръководи глобални проучвания за сканиране на скелетите на риби и други гръбначни животни. „Червата са толкова сложни - с толкова много припокриващи се слоеве, че дисекцията разрушава контекста и свързаността на тъканта. Би било като да се опиташ да разбереш какво пишат във вестника от смачкано и нарязано с ножица копие. Просто не може да се сглоби цялата история".

CT изображение на гладка кучешка акула (Mustelus canis), спирално черво. Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

От сканираните изображения изследователите откриват няколко нови аспекта за това как функционират червата на акулите. Изглежда тези спираловидни органи забавят движението на храната и я насочват надолу през червата, разчитайки на гравитацията освен на перисталтиката, ритмичното свиване на гладката мускулатура на червата. Функцията му наподобява еднопосочния клапан, проектиран от Никола Тесла преди повече от век, който позволява течността да тече в една посока, без обратен поток или помощ от движещи се части.

(а) Схема, модифицирания патент на Тесла, показваща изглед - план, поглед отгоре на клапана на Тесла. (b) Изображение на тръбопровода, използван в експеримента. Горният и долният капак сандвич на вътрешната геометрия, която е дигитализирана от проекта на Тесла, изрязана и свързана с лазер. Съответните размери включват обща дължина L, средна мокра ширина w и дълбочина d. (c) Схема на барокамерата. Механизмите за преливане осигуряват фиксирани нива на водата, които задвижват потока през тръбата, чиято действителна ориентация е показана на b. Разликата във височината Δh варира и обемният дебит Q се измерва както в посока напред, така и в обратна посока.

Това откритие може да хвърли нова светлина върху това как акулите се хранят и преработват храната си. Повечето акули обикновено преживяват дни или дори седмици между два обилни приема на храна, затова разчитат на способността си да задържат храната в отганизма си и да абсорбират колкото се може повече хранителни вещества, обяснява Лий. Забавеното движение на храната през червата, причинено от спираловидното черво, вероятно позволява на акулите да задържат храната си по-дълго и освен това да използват по-малко енергия за обработка на тази храна.

Това видео показва 3D изображение на спиралното черво на тихоокеанска бодлива кучешка акула (Squalus suckleyi). Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

Тъй като акулите са топ хищници в океана и освен това ядат много различни неща - безгръбначни, риби, бозайници и дори морска трева - те естествено контролират биологичното разнообразие на много видове, разказват изследователите. Знанието как акулите обработват това, което ядат и как отделят отпадъците, е важно за изучаването на по-голямата екосистема.

„По-голямата част от видовете акули и по-голямата част от тяхната физиология са напълно неизвестни. Всяко едно естествено наблюдение, вътрешна визуализация и анатомично изследване ни показва неща, за които не бихме могли да предположим“, коментира Съмърс. „Трябва по-внимателно да наблюдаваме акулите и по-специално трябва по-внимателно да наблюдаваме други части на тялото им, не само челюстите, а също и видовете, които не взаимодействат с хората“.

Това видео показва меката тъкан на спиралното черво, завъртяно и гледано от различни ъгли, на тихоокеанска бодлива кучешка акула (Squalus suckleyi). Кредит: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills

Авторите планират да използват 3D принтер, за да създадат модели на няколко различни черва на акула, за да тестват как се движи погълтата материя през структурите в реално време. Те също така се надяват да си сътрудничат с инженери, за да използват червата на акулата като вдъхновение за промишлени приложения като пречистване на отпадъчни води или филтриране на микропластмаси.

Справка: 20 July 2021, Proceedings of the Royal Society B.
DOI: 10.1098/rspb.2021.1359

Източник: Amazing New 3D Images of Shark Intestines Show They Function Like Nikola Tesla’s Valve
University Of Washington


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.