У варанів знайшли подвійне дихання

Немає необхідності говорити, що і ссавці дихають по-різному: одні живуть у воді, інші - на суші, і хоча всі потребують кисню, дихальна система у цих істот підлаштована під відповідне середовище проживання.

Але якщо порівняти звірів і , які живуть за рахунок кисню повітря, то ми і тут виявимо, що птахи дихають інакше, ніж звірі (хоча відмінності не такі великі, як з рибами). І у птахів, і у ссавців є легені, і, здавалося б, дихання має відбуватися за відомою схемою: вдихнули свіже повітря – наситили кров киснем – видихнули використане повітря. Однак у птахів насичення крові киснем відбувається як на вдиху, так і на видиху - за рахунок повітряних мішків, сполучених з бронхами і повітря, що заповнюється при вдиху. У цих повітряних мішках повітря зберігається до видиху, а потім йде назад тим самим шляхом, через легені, де віддає кисень у кров. Такий спосіб дихання називається подвійним, і з`явився він у птахів для того, щоб вони не відчували кисневого голодування під час польоту.

Зрозуміло, біологів завжди цікавило, як птахи отримали таке дихання - чи дісталося воно їм у спадок від предків або це пізнє придбання, що знадобилося для польотів. У 2010 році Коллін Фармер та її колеги з Ютського університету (США) виявили щось подібне у алігаторів та інших крокодилів. Тобто, можливо, ця здатність була і у давніших рептилій. Однак легені крокодилів частково нагадують легені птахів, тому наявність у них «постійного» дихання в якомусь сенсі можна було передбачити.

Але ось у своїй новій статті, що з`явилася в Nature, дослідники пишуть, що подвійним диханням користуються також африканські степові варани (Varanus exanthematicus). Це не було б такою вже новиною, якби не один факт: легкі варанів пристосовані до звичайного дихання, що перемежується. Але це лише на перший погляд: за допомогою комп`ютерної томографії вдалося з`ясувати, що легкі варани складаються з великої камери, від якої відходять дрібніші та витягнуті порожнини, розташовані паралельно один до одного. Число таких камер може досягати 11, а вони з`єднані особливими отворами, які пропускають повітря тільки в один бік.

Наповнивши легкі водою зі спеціальними частинками, за переміщеннями яких можна було спостерігати, біологи побачили, що рідина у великій камері переміщається туди й назад, а в малих витягнутих рухається дійсно лише в одному напрямку. Результати підтвердилися, коли до кількох живих рептилій вживили спеціальні датчики, які відстежували потік повітря в легенях.

Завдяки такій системі камер з однонаправленим струмом повітря в легких варанов поглинання кисню може здійснюватися без перерви на видих - хоча в даному випадку це досягається за допомогою іншого анатомічного прийому, ніж у птахів. Те, що подвійне дихання знайшли у варанів, вказує на давнину цього феномену: таким подихом могли користуватися ще предки сучасних змій та ящірок, не кажучи вже про птахів. Можливо, птахи дійсно успадкували принцип подвійного дихання від предків-рептилій; втім, не можна виключати і того, що цей «скіл» міг з`являтися незалежно у різних груп тварин.

«Схоже, що подібна система дихання зустрічається набагато частіше і була винайдена природою набагато раніше, ніж ми думали. Тепер ми знаємо, що вона характерна не тільки для птахів, і що всі наші уявлення про роль та еволюцію «проточної» системи дихання не відповідають дійсності», - заявила Коллін Фармер.

Надалі автори роботи збираються уважніше досліджувати інші групи плазунів у надії виявити ознаки подвійного дихання або хоча б того, що воно було в них у минулому. Той факт, що у звичайних ящірок, наприклад, нічого такого досі не знаходили, учених не бентежить: за їхніми словами, цей феномен взагалі важко помітити, якщо спеціально на ньому не зосереджуватися, і випадок із варанами добрий тому приклад.

Що ж до того, навіщо давнім рептиліям знадобилося таке дихання, то автори роботи пояснюють це таким чином. У ті часи кисню на Землі було не так вже й багато (у ранньому тріасі - 12% повітря, а зараз - 21%). І щоб нормально рухатися, полювати і т.д.д., стародавнім рептиліям потрібно було якось удосконалити спосіб видобутку кисню. Що вони й зробили. І взагалі, можливо, знаменитий розквіт рептилій на Землі розпочався саме таким способом дихання...