Mokslo ir technologijų pasaulis

Patricia Yang matė daug išmatų. Studijuodama kūno skysčių dinamiką, apdovanojimus pelniusi mokslininkė matė, kaip karvės tuštinasi vandeningais pyragais, graužikai – mažomis granulėmis, o drambliai – dideliais mėšlo kamuoliais.

Niekas iš to galiausiai neparengė jos tam, ką ketino pamatyti. Tai buvo 2015 m., o Yang ką tik pateikė matematinį žarnyno judėjimo modelį.

Konferencijoje mokslininkė paklausė, ar jos teorija tinka ir vombatams. Yang niekada nebuvo mačiusi vombatų išmatų, o kai ji ieškojo nuotraukų, rado keisčiausios formos kakutį, kokį kada nors matė.

Australijos žinduolio išmatos yra panašios į mažus tamsius kubelius – vienintelius žinomus prizminius kakučius pasaulyje. Tiesą sakant, vombatai yra vieninteliai mokslininkų aptikti gyvūnai, galintys natūraliai gaminti kubus, ir mes iki šiol nežinojome, kaip jie tai daro.

Yang tuoj pat užkibo už šio klausimo. Paslaptis buvo sena, tačiau niekas neatliko jokių tyrimų, kad sužinotų, kas iš tikrųjų vyksta.

Ji ir jos laboratorijos vadovas iš „Georgia Tech“, biomechanikos inžinierius Davidas Hu nusprendė tai pakeisti. 2018 m. jie pagaliau gavo galimybę ištirti šiurkščiaplaukio vombato (Vombatus ursinus) žarnyną.

Žarnynas, kurį kruopščiai išnagrinėjo Tasmanijos mokslininkas ir išvežė į JAV, parodė aiškų progresą nuo purvinos medžiagos iki kietos šešiašonės struktūros su aštriais kampais, beveik kaip „kraupus kalėdinis papuošalas“.

Atrodė, kad šie kubeliai formavosi dar prieš vombatui juos išstumiant. Kiti gyvo suaugusio vombato tomografijos tyrimai patvirtino, kad šis gyvūnas neturi kvadrato formos išangės; ji tokia pat apvali, kaip ir kitų gyvūnų, tad kaip vombatai išsituština kubais?

Kaip paaiškėjo, viskas prasideda žarnyne. Naudodama du naujus vombatų skrodimus ir matematinius modelius, Yang ir jos kolegos dabar išsiaiškino, kaip iš tikrųjų vombatai gamina tokias keistas išmatas.

Pirmiausia reikia žinoti, kad vombato žarnynas yra neįprastai ilgas, iki devynių metrų ilgio. Palyginti su žmonėmis, šiems metro ilgio padarams prireikia žymiai daugiau laiko, kad iš maisto pasisavintų visas maistines medžiagas ir vandenį, kartais net iki penkių dienų.

Todėl vombatų išmatos yra beveik dvigubai sausesnės nei žmonių, ir tai gali padėti jiems išgyventi Australijos sausras. Šis ilgas procesas tikriausiai taip pat padeda jų išmatoms formuoti kubo formas.

Tiesiog pažvelgę ​​į vombato žarnyną, galite aiškiai pamatyti laipsnišką perėjimą nuo „geltonai žalios spalvos srutų“, į sausus kubus „išlenktais kraštais ir plokščiu viršumi bei apačia“.

Praplėšę tam tikras žarnyno dalis, mokslininkai pastebėjo skirtingus kai kurių audinių ir raumenų storio ir standumo lygius.

Praktiškai tai reiškė, kad žarnos dalys susitraukia skirtingai, iš dalies dėl skirtingo raumenų storio. Storesnės dalys greitai susitraukia, stipriau stumdamos išmatas, o minkštosios – lėčiau, lipdydamos kampus.

Sukurdami paprastą žarnyno modelį, autoriai rado kampus, susiformavusius per mažiau nei 10 susitraukimo ciklų.

„Kai susitraukimai vyksta kas porą sekundžių per penkias dienas, išmatos iš tikrųjų patiria maždaug 100 000 susitraukimų“, – rašo komanda.

Pakankamai iš šių susitraukimų galima tikėtinai suformuoti kubelių seriją antrajame vombato žarnyno gale, kai kakutis labiausiai išsausėja. Tyrimui pasitelktas žarnynas rodo, kad kubeliai susidaro tik per paskutinius 17 procentų žarnyno (2018 m. komanda manė, kad per paskutinius 8 proc.).

„Tai beveik kaip pyrago kepimas“, – paaiškina Hu. „Iš pradžių tešla būna drėgna ir aplaistyta, laikui bėgant džiūsta, kai ji įkaista orkaitėje. Kai tešla pasiekia kepimo formos kraštus, ji pradeda formuoti kampus ir plokščią paviršių. Didžioji dalis kietėjimo įvyksta iškart pabaigoje.“

Beje, vombatai kiekvieną dieną išspaudžia beveik 100 tokių šešiašonių rudų kakučių.

Kodėl jie taip daro, yra visai kita paslaptis. Vombatų regėjimas nėra puikus, todėl jie naudojasi savo išmatomis norėdami bendrauti. Jie mėgsta tuštintis ant uolų, rąstų ar kitų aukštesnių vietų, kad jų žinutė būtų geriau matoma. Todėl kubo formos kakučiai šiuo atveju pasitarnauja, nes apvalesnės išmatos juk gali nuriedėti.

Bet tai tik viena idėja. Kitas dalykas yra tai, kad šešiašonių vombatų kakučių struktūra leidžia padengti didesnį paviršiaus plotą, kad padidėtų gyvūno kvapo sklaida, o tai gali perduoti socialinius pranešimus ar informaciją apie reprodukcinę būseną.

Kiti mokslininkai mano, kad mes per daug teikiame šiam reikalui dėmesio. Jie teigia, kad kubo formos išmatos yra tik vombato dehidratacijos žarnyne rezultatas. Pavyzdžiui, zoologijos soduose ir laukinių gyvūnų parkuose, kur vombatai turi užtektinai vandens, vombatų išmatos nėra tokios aiškios kubo formos.

Žinoma, mes vis dar turime daug ką sužinoti apie vombatų išmatas, tačiau tai yra didelė pažanga.

Tyrimas buvo paskelbtas „Soft Matter“.