Поиск - новости науки и техники

3D-визуализация: кишечник акулы функционирует как клапан Николы Теслы

Акулы, вопреки многим заблуждениям, скрывают еще много тайн. Так, к примеру, ученые совсем мало знают о том, что эти рыбы едят и как они влияют на другие виды в океане. Например, для изучения анатомии хищников более века исследователи пользовались обычными рисунками пищеварительной системы акул. Но теперь, проведя трехмерные сканирования кишечников почти 30 акул, специалисты намерены значительно пополнить общие знания об этих обитателях океана. 

«Пришло время использовать современные технологии, чтобы взглянуть на эти поистине удивительные спиральные кишечники акул, – сказала ведущий автор Саманта Ли, доцент Калифорнийского государственного университета в Домингес-Хиллз. – Мы разработали новый метод цифрового сканирования, и теперь можем рассматривать мягкие ткани с мельчайшими подробностями, не разрезая их».

Исследователи использовали компьютерный томограф (КТ) для создания трехмерных изображений кишечника акулы, которые были получены из образцов, хранящихся в Музее естественной истории Лос-Анджелеса. Аппарат работает как стандартный компьютерный томограф, используемый в больницах: серия рентгеновских изображений снимается под разными углами, а затем объединяется с помощью компьютерной обработки для создания трехмерных изображений. Это позволяет исследователям увидеть сложность кишечника акулы, не рассекая его и не трогая.

«КТ-сканирование – один из немногих способов “рассмотреть” кишечник акулы в трех измерениях, – сказал соавтор Адам Саммерс, профессор из UW Friday Harbour Labs. – Кишечник настолько сложен, с таким количеством перекрывающихся слоев, что рассечение разрушает контекст и взаимосвязь между тканями. Это все равно что пытаться понять, о чем пишут в газете, глядя на ее свернутую копию”.

Новые 3D-изображения кишечника акулы показывают, что они функционируют как клапан Николы Теслы
КТ-изображение спирального кишечника морской акулы, показанное сверху вниз. Предоставлено: Саманта Ли / Калифорнийский государственный университет в Домингес-Хиллз.

Благодаря сканированию исследователи обнаружили несколько новых аспектов функционирования кишечника акулы. Похоже, что эти спиралевидные органы замедляют движение пищи и направляют ее вниз по кишечнику, используя силу тяжести в дополнение к перистальтике – ритмическому сокращению гладких мышц кишечника. Его функция напоминает односторонний клапан, разработанный Николой Тесла более века назад. Этот клапан позволяет жидкости течь в одном направлении без обратного потока или помощи со стороны каких-либо движущихся частей.

Это открытие может пролить свет на то, как акулы едят и обрабатывают пищу. По словам Ли, большинство акул обычно проводят дни или даже недели между обильными приемами пищи, поэтому они полагаются на способность удерживать еду в своем организме и поглощать как можно больше питательных веществ. Замедленное движение пищи через кишечник, вызванное его спиральным строением, вероятно, позволяет акулам дольше ее сохранять. К тому же на переработку еды у хищников уходит меньше энергии. 

Новые 3D-изображения кишечника акулы показывают, что они функционируют как клапан Николы Теслы
Две живые тихоокеанские колючие морские акулы (Squalus suckleyi). Предоставлено: Саманта Ли / Калифорнийский государственный университет в Домингес-Хиллз.

О месте акул в экосистеме ученые говорят: поскольку они главные хищники в океане и поедают множество организмов – беспозвоночных, рыб, млекопитающих и даже водоросли, – они естественным образом контролируют биоразнообразие многих видов. Знание того, как акулы едят, как перерабатывают пищу и выделяют отходы, важно для понимания экосистемы в целом.

«О подавляющем большинстве видов нам известно немного – их строение и то, как работает организм. Каждое наблюдение, анатомическое исследование дают  нам то, о чем мы не могли даже догадаться, – говорит Саммерс. Нам нужно внимательнее смотреть на акул, и, в частности, на другие части их тела, кроме челюстей”.

Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Использованы материалы сайта phys.org. Фото, видео: phys.org

21.07.2021

 

 

 

Елена Краснова

 

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2