На первый взгляд, голубь и аллигатор вряд ли могут показаться более разными. В то время как голубь - летающее, покрытое перьями существо, которое клюет свою пищу беззубым клювом, аллигатор - амфибия, бронированный хищник, который раздавливает свою добычу в челюстях с коническими зубами. Несмотря на несопоставимые формы, однако, они объединены общим происхождением. И голубь, и аллигатор являются архозаврами, группой «правящих рептилий», в которую также входят птерозавры, не-птичьи динозавры и множество родственных форм, которые вымерли десятки миллионов лет назад. Архозавры, которые существуют сегодня, являются лишь частью различных форм, которые когда-то существовали, но новая статья в журнале Science подчеркивает, что они имеют некоторые глубокие сходства под их кожей.
Когда я вдыхаю и выдыхаю, когда пишу этот пост, воздух проникает в мое тело через нос, попадает в «тупик» моих легких, а затем выдыхается после поглощения кислорода. Не так у птиц. Птицы имеют более эффективную дыхательную систему, адаптированную к однонаправленному воздушному потоку, или, другими словами, воздух движется в одном направлении через систему птицы в своего рода контуре. И, как оказалось, аллигаторы могут дышать одинаково.
Ученые уже давно знают, что птицы дышат не так, как млекопитающие. Что было труднее определить, так это то, как дышат аллигаторы. Было высказано предположение, что аллигаторы могут дышать через однонаправленный поток воздуха, но никто не убедительно доказал, что это так. Чтобы проверить эту гипотезу, К.Г. Фармер и Кент Сандерс разместили датчики в двух частях дыхательных путей четырех мертвых аллигаторов, искусственно провентилировали легкие и наблюдали, как движется воздух.
Результаты показали, что воздушный поток внутри тела аллигатора мог перемещаться однонаправленным образом по кругу путей, но будут ли они дышать таким образом при жизни? Чтобы выяснить это, ученые разместили приборы для измерения воздушного потока в шести живых аллигаторах. Они обнаружили, что поток воздуха в дыхательной системе аллигатора продолжался через переход между вдохом (поступление нового воздуха) и выдохом (выход старого воздуха). Воздух продолжал проходить через систему в течение обеих фаз, снова указывая на то, что аллигаторы дышали через однонаправленный поток воздуха.
То, как аллигаторы способны это сделать, пока не понятно, но открытие того, что они могут дышать, как птицы, может дать ключ к некоторым важным событиям в истории жизни на земле. Если живые аллигаторы и живые тероподные динозавры, которых мы называем птицами, имеют общий физиологический механизм, то возможно, что последний общий предок динозавров и аллигаторов тоже был однонаправленным бризером. Если это правильно, однонаправленное дыхание развилось у первых архозавров более 230 миллионов лет назад после наихудшего массового вымирания в истории этой планеты.
Конец пермского периода 251 миллион лет назад был отмечен вымиранием до 96 процентов животных, которые, как известно, жили в морях, и более 70 процентов тех, кто жил на суше. Среди выживших были самые ранние архозавры (или их близкие предки), и если бы они имели однонаправленное дыхание, это могло бы дать им преимущество. Однонаправленное дыхание является более эффективным способом получения кислорода из воздуха, чем то, как мы дышим, и если бы исчезновение пермской массы было вызвано серьезными изменениями в атмосфере, как предполагают ученые, такими как истощение кислорода, то архозавры могли быть лучше способны выжить, чем ранние родственники млекопитающих, они жили рядом. Эта гипотеза требует дальнейших доказательств, но, если правильно, начало подъема архозавра к господству могло бы привести к разнице в дыхании.
Farmer, C. & Sanders, K. (2010). Однонаправленный поток воздуха в легких науки аллигаторов, 327 (5963), 338-340 DOI: 10.1126 / science.1180219
