Секрет превосходного обоняния кошек с научной точки зрения

С помощью трехмерной компьютерной модели было замечено, что вдыхаемый воздух разделяется на два отдельных потока в носу кошки, помогая как дыхательной, так и обонятельной функциям. Примечательно, что это исследование предполагает, что кошачий нос работает подобно высокоэффективному газовому хроматографу.

Результаты исследования могут привести к усовершенствованию конструкции газовых хроматографов, используемых сегодня в лабораториях.

Моделирование также показало, что воздух, направляемый в обонятельную область, рециркулирует по параллельным каналам

Ключевые факты:

1. Исследователи создали очень подробную трехмерную компьютерную модель носовых дыхательных путей кошки, чтобы изучить их потоки.
2. Исследование показало, что вдыхаемый воздух в носу кошки разделяется на два потока — один для дыхания, а другой для обнаружения запаха, таким образом, работая аналогично газовому хроматографу.
3. Было обнаружено, что структура носа кошки более чем в 100 раз эффективнее в обнаружении запаха по сравнению с прямым носом, подобным амфибии.

Ученые раскрыли секрет ловкости кошачьих в нюхании еды, друзей и врагов.

Согласно первому подробному анализу носовых дыхательных путей домашней кошки, заслуга в этом принадлежит сложной совокупности плотно закрученных костных структур дыхательных путей.

Исследователи создали трехмерную компьютерную модель кошачьего носа и смоделировали, как вдыхаемый воздух, содержащий обычные запахи кошачьей пищи, будет проходить через спиральные структуры.

Обнаружили, что воздух разделяется на два потока: один очищается и увлажняется, а другой быстро и эффективно доставляет одорант в систему, отвечающую за обоняние — обонятельную область.

По сути, предполагают исследователи, кошачий нос функционирует как высокоэффективный газовый хроматограф двойного назначения — инструмент, который в лаборатории обнаруживает и разделяет химические вещества в испаренной форме. Фактически, кошачий нос настолько эффективен в этом, что его структура может вдохновить на усовершенствование используемых сегодня газовых хроматографов.

Хотя было обнаружено, что длинный нос аллигатора имитирует газовую хроматографию, исследователи предполагают, что компактная голова кошки привела к эволюционным изменениям, которые привели к лабиринтной структуре дыхательных путей, которая не только подходит, но и помогает кошкам адаптироваться к различным условиям.

«Если подумать, это хороший дизайн», — сказал Кай Чжао, доцент отоларингологии в Медицинском колледже штата Огайо и старший автор исследования.

«Для млекопитающих обоняние очень важно для поиска добычи, определения опасности, поиска источников пищи и отслеживания окружающей среды. На самом деле, собака может понюхать и узнать, через что она прошла — друг это или нет?» он сказал.

«Это удивительная обонятельная система, и я думаю, что потенциально существовали различные способы ее развития.

«Наблюдая за этими моделями потоков и анализируя детали этих потоков, мы думаем, что это могут быть две разные зоны потока, которые служат двум разным целям».

Исследование опубликовано сегодня в журнале PLOS Computational Biology .

Компьютерное моделирование дыхания дало ответ: во время имитации вдоха исследователи наблюдали две отдельные области воздушного потока: вдыхаемый воздух, который фильтруется и медленно распространяется над нёбом на пути к легким, и отдельный поток, содержащий одорант, который быстро перемещается через центральный проход прямо в обонятельную область по направлению к задней части носовой полости.

Моделирование также показало, что воздух, направляемый в обонятельную область, затем рециркулирует по параллельным каналам, когда попадает туда. «На самом деле это было неожиданностью», — сказал Чжао. «Ты как будто нюхаешь, воздух выстреливает туда, а потом обрабатывается гораздо дольше».

Это исследование является первым, в котором количественно оценивается разница в газовой хроматографии между млекопитающими и другими видами — Чжао и его коллеги считают, что кошачий нос более чем в 100 раз более эффективен в обнаружении запаха, чем прямой нос, как у земноводных, в черепе аналогичного размера.

Подробнее: “Domestic cat nose functions as a highly efficient coiled parallel gas chromatograph” https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1011119 🔗