Вомбаты — сумчатые млекопитающие, обитающие в Австралии и Тасмании. Взрослая особь вомбата весит 20-35 килограмм, при этом длина их кишечника сравнима с человеческим: 6-9 метров. Кал вомбатов имеет форму кубиков — этот факт известен ещё с середины двадцатого века. С того времени биологи придумывали такой необычной форме разные объяснения: например, фекальные массы могли сжиматься между костями таза или благодаря квадратной форме сфинктера, а также параллельным блокам продольных гладких мышц в слепой кишке. Однако гипотезы были лишь предположениями, а не полноценными исследованиями. Кстати, вомбаты используют квадратную форму своего кала для метки границ своей территории — их помёт не скатывается с камней, бревен и других возвышенностей.
Так как же помёт вомбатов получается квадратной формы? Этот вопрос не дает покоя ученым уже столетие, ведь ответом на него может быть принципиально новый способ получения прямоугольных структур, отличный от экструзии, формования или нарезки. К тому же, форма помёта может говорить о качестве питания и состоянии желудочно-кишечного тракта.
Патрисия Янг и Александр Ли с коллегами из института технологии Джорджии и Тасманийского университета изучили кишечники трех короткошерстных вомбатов (Vombatus ursinus), пострадавших во время автомобильной аварии. Ученые вскрыли один из кишечников и обнаружили, что формирование прямоугольных фекалий происходит в последних двух метрах кишечника.
Для того, чтобы удостовериться, что кал получается квадратным не из-за формы костей таза или сфинктера, в рамках исследования ученые провели компьютерную томографию заднего прохода живого вомбата — и никаких прямоугольных структур не обнаружили. После этого авторы сделали 3D-модель одного из образцов фекалий с помощью координатно-измерительной машины. Образец имеет размеры: 2,3 см в высоту, 2,5 см в ширину и 4 см в длину, а потому он скорее имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а не куба.
Чтобы понять, как же прямоугольные фекалии образуются в кишечнике, ученые исследовали и провели механические испытания его тканей в зависимости от направления. Стенки кишечника состоят из четырех типов тканей: продольной мышцы (L), круговой мышцы (С), железистой ткани (G) и слизистой оболочки (M). В зависимости от азимутального направления значительно меняется толщина продольной и круговой мышц, а потому они сосредоточили исследования механических свойств на них. В дистальном отделе толстой кишки продольная мышца изменяется практически вдвое под углом в 240 градусов от положения минимальной толщины, а круглая мышца утолщается вполовину под углами в 90 и 270 градусов.
В сумме в зависимости толщины от радиального направления наблюдается два пика при 90 и 240 градусах от положения минимума. В проксимальном отделе толстой кишки так же наблюдаются два пика толщины в радиальном распределении. Из механических испытаний на растяжение вдоль разных радиальных направлений стало понятно, что минимальная жесткость и максимальная жесткость находятся под углом в 90 градусов.
Построив механическую модель стенки кишечника, учёные убедились в том, что неоднородное распределение толщины тканей кишечника влияет на радиальную неоднородность в жёсткости. Сочетание таких неоднородностей приводит к формированию углов, а при проходе по кишечнику каловые массы теряют влагу, становясь более жесткими и закрепляя прямоугольную структуру.
Получается, что вомбаты эволюционировали для того, чтобы изобрести новую форму кала!
Напишите комментарий!