Фізіологія Нахиліться, не відмовляючись від дієти авіатора! Спектр науки
Фізіологія: Струнка, не відмовляючись: авіаційна дієта!
Швидко зрозуміло одне - їсти як горобця - це не вирішення фундаментальної проблеми польових, лісових та лучних птахів, а також усіх хребетних, здатних літати між кажанами та альбатросами: складність пошуку правильного балансу між крайнощами, «набридлими, але занадто повними злітати "і" легко, але занадто слабко злітати ". Літати - це високопродуктивний вид спорту, який вимагає достатнього енергозабезпечення, але в той же час певної обмеженості в харчуванні, оскільки занадто важкі в шлунку та кишечнику джерела енергії швидко перевищують корисну навантаження літаючої тварини.
Однією з можливих відповідей на цю дилему, про яку давно підозрюють біологи, зайняті у льотних дослідженнях, є ефективність. Птахи, а також кажани, повинні використовувати високотехнологічні високоефективні травні системи, щоб якомога швидше витягувати енергію з їжі, яку вони їдять. Тоді важкі, непотрібні залишки їжі в їжі також можна швидко утилізувати із шлунково-кишкового тракту через тіло, що відкривається навпроти дзьоба. З максимальною ефективністю можливий мінімально довгий кишковий тракт, що додатково економить вагу: коротший кишечник вже легший, коли він порожній, і обмежує проміжне навантаження до мінімуму.
Це звучить настільки логічно, що ніхто ще насправді не перевірив, Тодд МакВортер з Австралійського університету Мордоха та його колеги здивовані - і на початку їхніх досліджень розпочали скрупульозні виміри довжини кишечника літаючих і нелітаючих хребетних видів. Таке порівняння, звичайно, справедливе та значуще, якщо загальна вага та довжина кишечника тварин співвідносяться, а не порівнюються точно спеціалізовані м’ясоїдні та рослиноїдні тварини, харчові звички яких ставлять досить різні кишкові проблеми.
Наприкінці дослідження, однак, дослідники виміряли нутрощі різних підходящих всеїдних тварин і виявили: Так, кишечник літаючих птахів і кажанів насправді коротший, їх абсорбуюча поверхня менша, а загальний об'єм менше середньої кишки постійного проживання - остання, усереднена за всіма виміряними Види, на значні 57 відсотків.
Це був лише початок, який зробив більш складну частину питання більш актуальною: що саме робить цей легкий кожух, який в середньому коротший, настільки більш ефективним, що забезпечує достатнє поповнення для більшої середньої потреби енергії літаючих тварин?
Маквортер та його колеги шукали відповіді, вимірюючи швидкість та кількість різних речовин, що транспортуються через кишковий епітелій тварин. Вони помітили, зокрема, одне: рідкіші цукри з перетравленої харчової м’якоті надзвичайно швидко і ретельно мігрували через кишкову стінку птаха, але не середню стінку ссавців. У клітинах епітелію кишечника транспортерів цих цукрів не було; ті спеціалізовані білки в клітинних мембранах кишечника, які точно розпізнають молекули-мішені, зв’язують їх і активно ввозять в клітину, звідки потім передають до системи кровоносних судин під кишечником.
Компоненти їжі, які не розпізнаються епітеліальними рецепторами, також можуть проходити через стінки кишечника - однак, вони не проходять через клітини, а через "парацелюлярне всмоктування" між ними. Цей тип "транспорту" має переваги: він не споживає ніякої додаткової енергії, оскільки молекули пасивно проштовхуються через простір між клітинами. Через ці проміжки в покривному шарі кишечника молекули швидше потрапляють в організм без особливих незручностей.
Саме завдяки цьому посиленому парацелюлярному транспорту птахи, здається, компенсують ємнісні обмеження своїх коротких кишок, робить висновок команда МакВортера. Насправді, тонка структура кишкової стінки у птахів, здається, сприяє парацелюлярному міжклітинному космосу. Вчені виявили приблизно більше мікроворсинок на кожну область, тобто більше рухомих пальцеподібних виступів, типових для кишечника. Вони не збільшують резорбуючу поверхню, оскільки більшість виступів мікроворсинок не можуть поглинати будь-які поживні речовини - але більше мікроворсинок на площу, ймовірно, також означає більшу кількість мікроворсинчастих клітин, що означає більше міжклітинних просторів і, таким чином, більші можливості для парацелюлярного транспорту.
Дослідники також підозрюють подальші біохіміко-молекулярні відмінності: не виключено, що щільні місця з'єднання, тобто ті щільно прилягаючі манжети, які міцно і непроникно з'єднують клітини епітелію, є менш поширеними або більш проникними в кишечнику птахів.
Загалом, посилений парацелюлярний транспорт означає, що більше поживних речовин - рідкісних цукрів, а також амінокислот і пептидів - потрапляє через стінки кишечника за коротший час, що забезпечує високу ефективність фактично короткого кишечника птахів і кажанів. Звичайно, незважаючи на свою ефективність, неселективний парацелюлярний транспорт повинен мати не тільки переваги, вказують дослідники: Навіть речовини, які не можна використовувати в енергетичних цілях або навіть токсичні речовини, перетинають стінку кишечника парацелюлярно, тоді як нелітаючі ссавці ігнорують їх у більш щільно закритому кишечнику із селективними транспортерами залишаються і виводяться нешкідливо.
Було б цікаво дослідити, чи залежать птахи через їх ефективну, але небезпечно проникну кишку, від компенсаторної поведінки, яка, наприклад, прирікає їх на відмову від експериментів з невідомими, потенційно шкідливими речовинами. Кишковий птах заблокував би певні екологічні ніші для свого власника. Але про одне він не просить: якщо є їжа, яка здається нешкідливою, її ріжуть, як чемпіона світу. Так само, як і горобець: середній дикий птах пожирає, як давно з'ясували дослідники, щоб насититися, приблизно на третину більше сухого корму на масу тіла, ніж посередній нелітаючий ссавець.