การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าจระเข้มีเส้นทางเดียวสำหรับการหายใจที่คล้ายกับนก ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Science 15 มกราคมสามารถอธิบายได้ว่าบรรพบุรุษของไดโนเสาร์มีความโดดเด่นได้อย่างไร
หายใจเข้า ระหว่างทางผ่านปอดของจระเข้ (แสดงใน CT scan) อากาศจะข้ามหลอดลมสาขาแรก (สีเขียว) และไหลผ่านช่องที่สอง (สีน้ำเงิน) จากนั้นเคลื่อนผ่าน parabronchi ขนาดเล็ก (ลูกศรสีน้ำตาลอ่อน) ไปยังกิ่งแรกและออก ของร่างกาย.
CG FARMER, วิทยาศาสตร์/AAAS
รอบวง งานใหม่แสดงให้เห็นว่าอากาศวนรอบทางเดียวผ่านปอดของจระเข้ (แสดงในการสแกน CT) นกเป็นสัตว์ประเภทเดียวที่หายใจทางเดียว
ภาพ: CG FARMER, SCIENCE/AAAS
“มันเป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างสิ้นเชิง” อดัม ซัมเมอร์ส จาก Friday Harbor Laboratories ของมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว “มันทำให้เราคิดอย่างหนักเกี่ยวกับการตีความกายวิภาคศาสตร์ของเรา”
ซึ่งแตกต่างจากลมหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งออกจากปอดจากช่องตายทางเดียวที่มันเข้าไป ลมหายใจของนกใช้ถนนทางเดียวเป็นวงวนผ่านปอดของมัน
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อากาศจะเข้าสู่ปอดและไหลผ่านเครือข่ายของท่อแตกแขนงที่เรียกว่า หลอดลม ซึ่งไปถึงจุดสูงสุดในห้องเล็ก ๆ ซึ่งเส้นเลือดจะแลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจน จากนั้นอากาศจะออกจากปอดผ่านทางทางเดินเดียวกัน
แต่ในปอดของนก อากาศเคลื่อนที่ตลอดเวลาผ่านเครือข่ายท่อที่ง่ายกว่า ทำให้เป็นวงจรเดียวก่อนที่จะหายใจออก การไหลแบบทิศทางเดียวนี้ทำให้การถ่ายเทก๊าซมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยอากาศสามารถไหลผ่านหลอดเลือดที่ต้องการออกซิเจนและเดินทางต่อไปได้
ภูมิปัญญาดั้งเดิมถือได้ว่ามีเพียงนกเท่านั้นที่ทำเช่นนี้ได้
เพราะนอกจากปอดแล้ว นกยังมีถุงลมที่อาจพาอากาศผ่านปอดได้ทางเดียว “คนเข้าใจผิดคิดว่าคุณต้องมีถุงลมแบบนกเพื่อให้มีการไหลแบบทิศทางเดียว” CG Farmer จาก University of Utah ผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่กล่าว “จระเข้ไม่มีถุงลม เลยไม่มีใครมอง”
แต่โครงสร้างที่คล้ายคลึงกันในทางที่หลอดลมของนกและจระเข้แตกแขนงผ่านปอดได้ดึงดูดความสนใจของเกษตรกร
“ถ้าคุณดูที่ปอดของจระเข้ ก็ไม่ยากที่จะเห็นว่าการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในการออกแบบนี้อาจนำไปสู่ปอดของนกได้อย่างไร” เธอกล่าว เธอสงสัยว่าความคล้ายคลึงกันนั้นเป็นมากกว่าเครื่องสำอางหรือไม่
ชาวนาและผู้เขียนร่วม Kent Sanders แห่งมหาวิทยาลัยยูทาห์ได้สอดเครื่องวัดอัตราการไหลที่เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์เข้าไปในปอดของจระเข้ที่มีชีวิต 6 ตัวเพื่อดูว่าอากาศเคลื่อนที่เร็วและไปในทิศทางใด หลอดลมหลักแต่ละอันแยกออกเป็นสองกิ่งไม่นานหลังจากจุดที่อากาศเข้าสู่ปอดแต่ละข้าง น่าแปลกที่อากาศเคลื่อนที่ผ่านแขนงแรกในปอดแต่ละข้างในทิศทางเดียวกัน ไม่ว่าจระเข้จะหายใจเข้าหรือหายใจออกก็ตาม
“นั่นตรงกันข้ามกับที่คุณคาดไว้” Farmer กล่าว
นักวิจัยยังได้สูบอากาศเข้าและออกจากปอดของจระเข้ที่ตายแล้ว 4 ตัว และสูบน้ำที่มีเม็ดเรืองแสงขนาดเล็กผ่านปอดของจระเข้ที่ตายอีกตัวเพื่อวัดการไหล
หลักฐานทั้งสามบรรทัดแสดงให้เห็นเส้นทางเดียวกันผ่านปอดของจระเข้ ชาวนาคิดว่าแทนที่จะเข้าไปในหลอดลมแขนงแรกซึ่งหันเหออกไปเมื่อเลี้ยวกลับ อากาศจะข้ามท่อนี้และเข้าสู่แขนงที่สอง ทางเดินผ่านช่องเปิดแรกจะสร้างวาล์วแอโรไดนามิกที่ดูดอากาศออกจากสาขานั้น จากสาขาที่สอง อากาศผ่านท่อเล็กๆ ที่เรียกว่าพาราบรอนชิ (parabronchi) ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์กับออกซิเจนในเลือด ในที่สุดอากาศจะไหลจาก parabronchi เข้าสู่แขนงแรกแล้วย้อนกลับออกทางหลอดลม
การมีหลักฐานสามบรรทัดและการวัดผลอย่างรอบคอบช่วยสนับสนุนข้อเรียกร้องของนักวิจัย Elizabeth Brainerd จาก Brown University ให้ความเห็น
การค้นพบนี้อาจหมายความว่าโหมดการหายใจนี้มีอายุมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์สงสัย และอาจช่วยให้อาร์คโอซอร์ ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของนก จระเข้ และไดโนเสาร์ ขึ้นสู่ช่องนิเวศวิทยาที่โดดเด่นเมื่อหลายล้านปีก่อน
Archosaurs เป็นสัตว์บกที่ใหญ่ที่สุดในโลกหลังจากการสูญพันธุ์ Permian-Triassic เมื่อ 251 ล้านปีก่อนจนกระทั่งกลุ่มแยกออกเป็นจระเข้เมื่อ 246 ล้านปีก่อนและสิ่งที่จะกลายเป็นไดโนเสาร์และนก ในการก้าวขึ้นสู่ความโดดเด่น Archosaurs ต้องปลดสัตว์เลื้อยคลานที่มีลักษณะคล้ายสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่ที่เรียกว่า synapsids แต่ซินแนปซิดส์กลับรุ่งเรืองขึ้นหลังจากที่ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ ในที่สุดก็นำไปสู่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกขนาดใหญ่ในปัจจุบัน อาร์คโคซอร์ได้รับช่วงเวลาสั้น ๆ ได้อย่างไรยังคงเป็นปริศนา
“มีการพลิกกลับจากไซแนปซิด ไปจนถึงอาร์คซอรัส กลับไปที่ซินแนปซิดในช่องเดียวนี้ ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น” ชาวนาพูดว่า. “ข้อมูลของเราแนะนำว่า [archosaurs] มีข้อได้เปรียบ”เคล็ดลับของการหายใจทางเดียวอาจทำให้อาร์คโคซอร์ได้รับแรงกระตุ้น งานวิจัยอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าระดับออกซิเจนในตอนนั้นมีประมาณครึ่งหนึ่งของระดับที่มีอยู่ในปัจจุบัน ต่ำกว่าอากาศบนยอดเขาเอเวอเรสต์เสียด้วยซ้ำ ระบบการหายใจที่มีประสิทธิภาพมากกว่านี้อาจทำให้อาร์โคซอร์เติบโตในสภาพแวดล้อมที่น่าเวียนหัวได้
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
