Благодаря однонаправленному движению воздуха через камеры легких вараны могут поглощать кислород из воздуха без перерыва на выдох — подобно тому как это делают птицы с помощью своего двойного дыхания
Нет необходимости говорить, что рыбы и млекопитающие дышат по-разному: одни живут в воде, другие — на суше, и хотя все-все нуждаются в кислороде, дыхательная система у этих существ подстроена под соответствующую среду обитания.
Но если сравнить зверей и птиц, которые живут за счет кислорода воздуха, то мы и тут обнаружим, что птицы дышат иначе, чем звери (хотя различия не столь велики, как с рыбами). И у птиц, и у млекопитающих есть легкие, и, казалось бы, дыхание должно происходить по известной схеме: вдохнули свежий воздух — насытили кровь кислородом — выдохнули использованный воздух. Однако у птиц насыщение крови кислородом происходит как на вдохе, так и на выдохе — за счет воздушных мешков, соединенных с бронхами и заполняющихся воздухом при вдохе. В этих воздушных мешках воздух сохраняется до выдоха, а потом идет обратно тем же путем, через легкие, где отдает кислород в кровь. Такой способ дыхания называется двойным, и появился он у птиц для того, чтобы они не испытывали кислородного голодания во время полета.
Разумеется, биологов всегда интересовало, как птицы получили такое дыхание — досталось ли оно им в наследство от предков или же это позднейшее приобретение, понадобившееся для полетов. В 2010 году Коллин Фармер (Colleen Farmer) и ее коллеги из Ютского университета (США) обнаружили нечто подобное у аллигаторов и других крокодилов. То есть, возможно, эта способность была и у более древних рептилий. Однако легкие крокодилов отчасти напоминают легкие птиц, так что наличие у них «постоянного» дыхания в каком-то смысле можно было предугадать.
Но вот в своей новой статье, появившейся в Nature, сообщают compulenta.computerra.ru и РИА Новости, исследователи пишут, что двойным дыханием пользуются также африканские степные вараны (Varanus exanthematicus). Это не было бы такой уж новостью, если бы не один факт: легкие варанов приспособлены к самому обычному перемежающемуся дыханию. Но это лишь на первый взгляд: с помощью компьютерной томографии удалось выяснить, что легкие варанов состоят из большой камеры, от которой отходят более мелкие и вытянутые полости, расположенные параллельно друг другу. Число таких камер может достигать 11, а соединены они особыми отверстиями, которые пропускают воздух только в одну сторону.
Наполнив легкие водой со специальными частицами, за перемещениями которых можно было наблюдать, биологи увидели, что жидкость в большой камере перемещается туда и обратно, а в малых вытянутых движется действительно только в одном направлении. Результаты подтвердились, когда к нескольким живым рептилиям вживили специальные датчики, отслеживавшие поток воздуха в легких.
Благодаря такой системе камер с однонаправленным током воздуха в легких варанов поглощение кислорода может осуществляться без перерыва на выдох — хотя в данном случае это достигается с помощью иной анатомической уловки, нежели у птиц. То, что двойное дыхание нашли у варанов, указывает на древность этого феномена: таким дыханием могли пользоваться еще предки современных змей и ящериц, не говоря уже о птицах. Возможно, птицы действительно унаследовали принцип двойного дыхания от предков-рептилий; впрочем, нельзя исключать и того, что этот «скилл» мог появляться независимо у разных групп животных.
«Похоже, что подобная система дыхания встречается гораздо чаще и была изобретена природой гораздо раньше, чем мы думали. Теперь мы знаем, что она характерна не только для птиц, и что все наши представления о роли и эволюции "проточной" системы дыхания не соответствуют действительности», — заявила Коллин Фармер.
В дальнейшем авторы работы собираются пристальнее исследовать другие группы пресмыкающихся в надежде обнаружить признаки двойного дыхания или хотя бы того, что оно было у них в прошлом. Тот факт, что у обычных ящериц, к примеру, ничего такого до сих пор не находили, ученых не смущает: по их словам, этот феномен вообще трудно заметить, если специально на нем не сосредотачиваться, и случай с варанами хороший тому пример.
Что же до того, зачем древним рептилиям понадобилось такое дыхание, то авторы работы объясняют это следующим образом. В те времена кислорода на Земле было не так уж много (в раннем триасе — 12% воздуха, а сейчас — 21%). И чтобы нормально двигаться, охотиться и т.д., древним рептилиям нужно было как-то усовершенствовать способ добычи кислорода. Что они и сделали. И вообще, возможно, знаменитый расцвет рептилий на Земле начался благодаря именно такому способу дыхания...
На заставке фото с сайта synews.ru