Как ящерицы научили млекопитающих дышать на суше

Неясно, как первые позвоночные животные приспособились дышать воздухом после того, как вылезли из моря почти 400 миллионов лет назад. Но легкие содержат важную подсказку.

У птиц, рептилий и млекопитающих различные структуры легких. При этом у птиц и млекопитающих схема движения воздушного потока сильно отличается. Млекопитающие вдыхают богатый кислородом воздух, который распределяется по разветвленной сети бронхов и бронхиол, оканчивающихся крошечными мешочками – альвеолами, где собственно, и происходит обмен: в кровь поступает кислород, а из крови выводится углекислый газ. Истощенный воздух возвращается по тому же пути. Этот процесс называют моделью приливного течения.

Дыхание птиц проходит приливно только в части дыхательной системы. В большей части легкого реализуется односторонний цикл. Благодаря уникальным аэродинамическим клапанам воздух всегда движется к голове, как при вдохе, так и при выдохе. До недавнего времени считалось, что это необходимо для поддержки стабильного полета.

Обнаружено, что такая же однонаправленная структура воздушного потока существует у аллигаторов и игуан. Компьютерная томография показала у них гибридную структуру легких птиц и млекопитающих. С помощью двух суперкомпьютеров удалось детально понять гидродинамику процессов, происходящих в теле ящериц саванн. До получения полной картины эволюционных процессов пока далеко. Но сейчас достоверно известно, что распределение воздушных потоков на поздних стадиях цикла «вдох-выдох» у земноводных, птиц, млекопитающих примерно одинаково, а начало цикла принципиально отличается.

Предстоит много работы для составления полной картины эволюции легких позвоночных и, конечно, человека.

Источник: phys.org