Противно на това, което изобразяват популярните медии, всъщност не знаем много за това какво ядат акулите. Още по-малко се знае за това как те смилат храната си и каква роля играят в по-голямата океанска екосистема.
Повече от век изследователите разчитат на плоски скици на храносмилателната система на акулите, за да разберат как функционират и как това, което ядат и отделят, влияе на други видове в океана. Сега изследователите са създали поредица 3D сканирания на червата с висока резолюция от близо три дузини видове акули, които ще подобрят разбирането за това как акулите се хранят и смилат храната си.
"Крайно време е да се използват някои съвременни технологии, за да се разгледат тези наистина удивителни спирални черва на акулите", казва водещият автор Саманта Лий, асистент в Калифорнийския държавен университет Домингес Хилс. "Разработихме нов метод за цифрово сканиране на тези тъкани и сега можем да разглеждаме меките тъкани с толкова големи детайли, без да се налага дисекция."
Изследователският екип от Калифорнийския държавен университет Домингес Хилс, Вашингтонския университет и Калифорнийския университет, Ървайн, публикува своите констатации на 21 юли в списанието Proceedings of the Royal Society B.
Изследователите са използвали предимно компютърна томография (CT), за да създадат триизмерни изображения на червата на акула, получени от образци, запазени в Природонаучния музей в Лос Анджелис. Машината работи като стандартния CT скенер, използван в болници - серия от рентгенови изображения се прави от различни ъгли, след което се комбинира с помощта на компютърна обработка за създаване на триизмерни изображения. Това позволява на изследователите да видят комплексно червата на акула, без да се налага да я дисектират или нарушават целостта ѝ.
"КТ сканирането е единственият начин да се разбере формата на червата на акула в три измерения", казва съавторът Адам Съмърс, професор във Friday Harbor Labs във Вашингтонския университет, който ръководи световните усилия 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. Това е като да се опиташ да разбереш какво съобщава вестника, като отрежеш в ножица парче, когато е сгънат."
От сканирането изследователите откриват няколко нови аспекта за това как функционират червата на акула. Изглежда тези спираловидни органи забавят движението на храната и я насочват надолу през червата, разчитайки на гравитацията в допълнение към перисталтиката - ритмичното свиване на гладката мускулатура на червата. Функционирането им 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.
Това откритие може да хвърли нова светлина върху това как акулите се хранят и обработват храната си. При повечето акули обикновено минават дни или дори седмици между изяжданията на голяма храна, така че те разчитат на възможността да задържат храната в системата 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 по-дълго и освен това да използват по-малко енергия за обработката на тази храна.
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, казват изследователите. Знанието как акулите обработват това, което ядат и как отделят отпадъците, е важно за разбирането на по-голямата екосистема.
"По-голямата част от видовете акули и по-голямата част от тяхната физиология са напълно непознати. Всяко едно естествено наблюдение, вътрешна визуализация и анатомично изследване ни показва неща, които не бихме могли да предположим", казва Съмърс. "Трябва да изучаваме по-усилено акулите и по-специално трябва да изучаваме по-упорито части, различни от челюстите, и видовете, които не взаимодействат с хората.
Авторите планират да използват 3D принтер, за да създадат модели на няколко различни черва на акула, за да тестват как материалите се движат през структурите в реално време. Те също така се надяват да си сътрудничат с инженери, за да използват червата на акула като вдъхновение за промишлени приложения като пречистване на отпадъчни води или филтриране на микропластмасата във воден стълб.
Shark Spiral Intestines May Operate as Tesla Valves, Proceedings of the Royal Society B. DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2021.1359
