'n CT-skanderingbeeld van die spiraalderm van 'n Stille Oseaan-deurnaaihaai (Squalus suckleyi). Die begin van die ingewande is aan die linkerkant, en die einde is aan die regterkant. Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
Anders as wat gewilde media uitbeeld, weet ons eintlik nie veel van wat haaie eet nie. Nog minder is bekend oor hoe hulle hul kos verteer, en die rol wat hulle in die groter oseaan-ekosisteem speel.
Vir meer as 'n eeu het navorsers staatgemaak op plat sketse van haaie se spysverteringstelsels om te onderskei hoe hulle funksioneer - en hoe wat hulle eet en uitskei ander spesies in die see beïnvloed. Nou het navorsers 'n reeks hoë-resolusie, 3D-skanderings van ingewande van byna drie dosyn haaispesies vervaardig wat die begrip sal bevorder van hoe haaie hul kos eet en verteer.
Drie gladde hondshaaie (Mustelus canis). Krediet: Elizabeth Roberts/Wikimedia Commons
"Dit is hoog tyd dat sommige moderne tegnologie gebruik word om na hierdie werklik wonderlike spiraalderm van haaie te kyk," het hoofskrywer Samantha Leigh, assistent-professor aan die California State University Dominguez Hills, gesê. "Ons het 'n nuwe metode ontwikkel om hierdie weefsels digitaal te skandeer en kan nou in so groot detail na die sagte weefsel kyk sonder om daarin te sny."
Die navorsingspan van die California State University Dominguez Hills, die Universiteit van Washington en die Universiteit van Kalifornië, Irvine, het sy bevindinge op 21 Julie in die joernaal gepubliseer Verrigtinge van die Royal Society B.
'n CT-skandering beeld van 'n hondshaai-spiraalderm, van bo af getoon wat na onder kyk. Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
Die navorsers het hoofsaaklik 'n gerekenariseerde tomografie (CT) skandeerder by die UW se Friday Harbor Laboratories gebruik om 3D-beelde van haai-ingewande te skep, wat afkomstig is van monsters wat by die Natuurhistoriese Museum van Los Angeles bewaar is. Die masjien werk soos 'n standaard CT-skandeerder wat in hospitale gebruik word: 'n Reeks X-straalbeelde word vanuit verskillende hoeke geneem, en dan gekombineer met rekenaarverwerking om driedimensionele beelde te skep. Dit laat navorsers toe om die kompleksiteit van 'n haai-derm te sien sonder om dit te dissekteer of te versteur.
'n Lewende Stille Oseaan stekelhaai (Squalus suckleyi). Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
"CT-skandering is een van die enigste maniere om die vorm van haai-ingewande in drie dimensies te verstaan," sê mede-outeur Adam Summers, 'n professor gebaseer by UW Friday Harbor Labs wat 'n wêreldwye poging gelei het om die geraamtes van visse en ander te skandeer. gewerwelde diere. "Derms is so kompleks - met soveel oorvleuelende lae, dat disseksie die konteks en konnektiwiteit van die weefsel vernietig. Dit sal wees soos om te probeer verstaan wat in 'n koerant berig is deur 'n skêr na 'n opgerolde kopie te neem. Die storie sal net nie saamhang nie.”
'n CT-skandering beeld van 'n gladde hondhaai (Mustelus canis) spiraalderm, getoon
van bo af kyk. Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
Uit hul skanderings het die navorsers verskeie nuwe aspekte ontdek oor hoe haai-ingewande funksioneer. Dit blyk dat hierdie spiraalvormige organe die beweging van voedsel vertraag en dit afwaarts deur die ingewande rig, en staatmaak op swaartekrag bykomend tot peristalse, die ritmiese sametrekking van die gladdespier van die derm. Die funksie daarvan lyk soos die eenrigtingklep wat meer as 'n eeu gelede deur Nikola Tesla ontwerp is en wat vloeistof in een rigting laat vloei, sonder terugvloei of hulp van enige bewegende dele.
Hierdie bevinding kan nuwe lig werp op hoe haaie hul kos eet en verwerk. Die meeste haaie gaan gewoonlik dae of selfs weke tussen die eet van groot maaltye, so hulle maak staat daarop dat hulle kos in hul stelsel kan hou en soveel voedingstowwe as moontlik kan absorbeer, het Leigh verduidelik. Die vertraagde beweging van kos deur hul ingewande wat deur die spiraalderm veroorsaak word, laat haaie waarskynlik hul kos langer behou, en hulle gebruik ook minder energie om daardie kos te verwerk.
Hierdie video wys die 3D-beeld van 'n Stille Oseaan-stekelhondvis (Squalus suckleyi) spiraalderm. Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
Omdat haaie top-roofdiere in die see is en ook baie verskillende dinge eet - ongewerwelde diere, visse, soogdiere en selfs seegras - beheer hulle natuurlik die biodiversiteit van baie spesies, het die navorsers gesê. Om te weet hoe haaie verwerk wat hulle eet, en hoe hulle afval uitskei, is belangrik om die groter ekosisteem te verstaan.
“Die oorgrote meerderheid haaispesies, en die meerderheid van hul fisiologie, is heeltemal onbekend. Elke enkele natuurgeskiedeniswaarneming, interne visualisering en anatomiese ondersoek wys vir ons dinge waaroor ons nie kon raai nie,” het Summers gesê. "Ons moet harder kyk na haaie en veral, ons moet harder kyk na ander dele as die kake, en die spesies wat nie met mense omgaan nie."
Hierdie video wys die sagte weefsel van 'n Stille Oseaan-stekelhondvis (Squalus suckleyi) spiraalderm, geroteer en vanuit verskillende hoeke bekyk. Krediet: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills
Die skrywers beplan om 'n 3D-drukker te gebruik om modelle van verskeie verskillende haai-ingewande te skep om te toets hoe materiaal in reële tyd deur die strukture beweeg. Hulle hoop ook om met ingenieurs saam te werk om haai-ingewande as inspirasie te gebruik vir industriële toepassings soos afvalwaterbehandeling of om mikroplastiek uit die waterkolom te filter.
Verwysing: 20 Julie 2021, Verrigtinge van die Royal Society B.
DOI: 10.1098 / rspb.2021.1359
Ander mede-outeurs op die referaat is Donovan German van die Universiteit van Kalifornië, Irvine, en Sarah Hoffmann van Applied Biological Services.
Hierdie navorsing is befonds deur Friday Harbor Laboratories, die UC Irvine OCEANS Graduate Research Fellowship, die Newkirk Center Graduate Research Fellowship, die National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program en UC Irvine.
