Csendes-óceáni tüskés kutyacápa (Squalus suckleyi) spirális bélének CT-képe. A bél eleje a bal oldalon, a vége pedig a jobb oldalon van. Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
Ellentétben azzal, amit a népszerű média ábrázol, valójában nem sokat tudunk arról, mit esznek a cápák. Még kevesebbet tudunk arról, hogyan emésztik meg táplálékukat, és milyen szerepet játszanak a nagyobb óceáni ökoszisztémában.
A kutatók több mint egy évszázada a cápák emésztőrendszerének lapos vázlataira támaszkodtak annak megállapítására, hogyan működnek – és hogy az, amit esznek és kiválasztanak, hogyan hat más fajokra az óceánban. A kutatók most egy sor nagy felbontású, 3D-s felvételt készítettek közel három tucat cápafaj beleiről, amelyek elősegítik annak megértését, hogy a cápák hogyan eszik és emésztik táplálékukat.
Három sima kutyacápa (Mustelus canis). Jóváírás: Elizabeth Roberts/Wikimedia Commons
„Itt az ideje, hogy valamilyen modern technológiát alkalmazzanak a cápák valóban csodálatos spirális beleinek vizsgálatára” – mondta a szerző, Samantha Leigh, a Dominguez Hills Kaliforniai Állami Egyetem adjunktusa. „Új módszert fejlesztettünk ki e szövetek digitális szkennelésére, és most már olyan részletesen meg tudjuk nézni a lágyszöveteket anélkül, hogy be kellene vágni őket.”
A Kaliforniai Állami Egyetem Dominguez Hills, a Washingtoni Egyetem és a Kaliforniai Egyetem, Irvine kutatócsoportja július 21-én tette közzé eredményeit a folyóiratban. A Royal Society B.
Egy kutyacápa spirális bélének CT-képe, felülről lefelé nézve. Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
A kutatók elsősorban egy számítógépes tomográfiás (CT) szkennert használtak az UW Friday Harbor Laboratories-jában, hogy 3D-s képeket készítsenek a cápabelekről, amelyek a Los Angeles-i Természettudományi Múzeumban őrzött példányokból származtak. A gép úgy működik, mint egy hagyományos, kórházakban használatos CT-szkenner: röntgenfelvételek sorozatát készítik különböző szögekből, majd számítógépes feldolgozás segítségével háromdimenziós képeket készítenek. Ez lehetővé teszi a kutatóknak, hogy lássák a cápabél bonyolultságát anélkül, hogy szét kellene boncolniuk vagy megzavarniuk kellene.
Élő csendes-óceáni tüskés macskacápa (Squalus suckleyi). Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
"A CT-szkennelés az egyetlen módja annak, hogy megértsük a cápabelek alakját három dimenzióban" - mondta Adam Summers, a társszerző, az UW Friday Harbor Labs professzora, aki a halak és más fajok csontvázának vizsgálatára irányuló világméretű erőfeszítést vezetett. gerinces állatok. „A belek annyira összetettek – annyi átfedő réteggel, hogy a boncolás tönkreteszi a szövet összefüggéseit és kapcsolódását. Ez olyan lenne, mintha egy feltekert példányhoz ollót véve próbálnánk megérteni az újságban leírtakat. A történet egyszerűen nem fog összeállni.”
Egy sima kutyacápa (Mustelus canis) spirális bélének CT-képe, látható
felülről lefelé nézve. Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
A kutatók vizsgálataik során számos új szempontot fedeztek fel a cápabelek működésével kapcsolatban. Úgy tűnik, ezek a spirál alakú szervek lelassítják az élelmiszer mozgását, és lefelé irányítják a bélrendszeren keresztül, a perisztaltikán kívül a gravitációra, a bél simaizomzatának ritmikus összehúzódására támaszkodva. Funkciója hasonlít a Nikola Tesla által több mint egy évszázaddal ezelőtt tervezett egyirányú szelepre, amely lehetővé teszi a folyadék egyirányú áramlását anélkül, hogy visszafolyást vagy mozgó alkatrészt segítene.
Ez a felfedezés új megvilágításba helyezheti azt, hogy a cápák hogyan esznek és dolgoznak fel táplálékukat. A legtöbb cápa általában napok vagy akár hetek telik el a nagy étkezések között, ezért arra támaszkodnak, hogy képesek legyenek táplálékot tartani a szervezetükben, és a lehető legtöbb tápanyagot felszívni – magyarázta Leigh. A spirális bélrendszer által okozott lelassult táplálékmozgás a bélrendszerben valószínűleg lehetővé teszi a cápák számára, hogy hosszabb ideig megtartsák táplálékukat, és kevesebb energiát használnak fel a táplálék feldolgozásához.
Ez a videó egy csendes-óceáni tüskés kutyahal (Squalus suckleyi) spirális bélének 3D-s képét mutatja be. Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
Mivel a cápák az óceánok legnagyobb ragadozói, és sok különféle dolgot esznek – gerincteleneket, halakat, emlősöket és még tengeri füvet is –, természetesen sok faj biológiai sokféleségét szabályozzák – mondták a kutatók. A nagyobb ökoszisztéma megértéséhez fontos tudni, hogy a cápák hogyan dolgozzák fel, amit esznek, és hogyan választják ki a hulladékot.
„A cápafajok túlnyomó többsége és fiziológiájuk többsége teljesen ismeretlen. Minden egyes természetrajzi megfigyelés, belső vizualizáció és anatómiai vizsgálat olyan dolgokat mutat meg nekünk, amelyeket nem is sejthettünk” – mondta Summers. "Jobban kell megvizsgálnunk a cápákat, és különösen az állkapcsokon kívüli más részeket és azokat a fajokat, amelyek nem lépnek kapcsolatba az emberekkel."
Ez a videó egy csendes-óceáni tüskés kutyahal (Squalus suckleyi) spirális bélének lágyszövetét mutatja, elforgatva és különböző szögekből nézve. Köszönetnyilvánítás: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
A szerzők azt tervezik, hogy egy 3D-s nyomtató segítségével több különböző cápabelet készítenek, hogy teszteljék, hogyan mozognak az anyagok a szerkezeteken valós időben. Azt is remélik, hogy együttműködhetnek mérnökökkel, hogy a cápabeleket inspirációként használják fel ipari alkalmazásokhoz, mint például a szennyvízkezelés vagy a mikroműanyagok vízoszlopból történő kiszűrése.
Hivatkozás: 20. július 2021. A Royal Society B.
DOI: 10.1098 / rspb.2021.1359
A cikk további társszerzői Donovan German, a Kaliforniai Egyetemről (Irvine) és Sarah Hoffmann, az Applied Biological Services munkatársa.
Ezt a kutatást a Friday Harbor Laboratories, az UC Irvine OCEANS Graduate Research Fellowship, a Newkirk Center Graduate Research Fellowship, a National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program és az UC Irvine finanszírozta.
