鲨鱼肠道的运作方式类似于尼古拉·特斯拉的阀门

作者: Stephen Luntz

来源: IFLScience

发布日期: 2022

鲨鱼肠道的螺旋形状类似于尼古拉·特斯拉的阀门,这种结构帮助鲨鱼在消化过程中更有效地吸收营养,并可能在灭绝事件中幸存。这一发现可能为特斯拉阀门的新应用提供灵感,如废水处理机制。

鲨鱼肠道(以太平洋刺狗鲨Squalus suckleyi为例)具有螺旋形状,其结构只能通过CT扫描揭示。食物在这里会从左向右移动。图片来源:Samantha Leigh/加州州立大学多明格斯山分校

仅仅两个月后,物理学家证明了尼古拉·特斯拉一个世纪前的发明比任何人想象的都要好,结果发现有人比特斯拉早了几亿年。鲨鱼肠道的3D图像显示它们使用了特斯拉的技术,显然在它们统治海洋的大部分时间里都是如此。

鲨鱼的内部器官经常被检查,以了解它们是否与某人的单程海洋之旅或更奇特的死亡有关。然而,这在鲨鱼死后更为方便,给动物学家留下很少的机会看到鲨鱼活着时肠道的运作方式。“肠道非常复杂,有许多重叠的层次,解剖会破坏组织的上下文和连通性,”华盛顿大学的Adam Summers教授在一份声明中说。“这就像试图通过剪刀剪开一份卷起来的报纸来理解报道的内容。故事根本无法连贯。”

加州州立大学多明格斯山分校的Samantha Leigh博士试图超越已故鲨鱼内部的平面草图,并在《皇家学会学报B》上发表了她的研究结果。“是时候使用一些现代技术来研究这些真正令人惊叹的鲨鱼螺旋肠道了,”Leigh说。“我们开发了一种新方法来数字化扫描这些组织,现在可以在不切割它们的情况下以如此高的细节查看这些软组织。”

这种方法需要CT扫描,但将鲨鱼推入医院可能会引起怀疑,幸运的是Summers的实验室有一个,用于揭示许多动物的内部器官。

Leigh和Summers得出结论,鲨鱼消化系统中的螺旋形器官减缓了食物的通过,为鲨鱼提供了更多的时间来觅食营养,同时消耗更少的能量。像许多顶级掠食者一样,一些鲨鱼会吃非常大的餐食,但之后可以长时间不进食。

一个利用间隔时间良好的消化系统是一个主要资产,这可能帮助鲨鱼不仅在食物链的顶端战斗,而且在消灭许多强大竞争者的灭绝事件中幸存下来。在22个鲨鱼、鳐鱼和鳐鱼的家族代表中发现了类似的结构,并且与饮食无关,表明这种结构可以追溯到Selachimorpha的起源。

重力和有节奏的肠道肌肉收缩的结合迫使食物向它需要去的方向移动,而螺旋则防止在任何突然的机动中返回。这些操作类似于特斯拉的阀门,它推动流体向一个方向移动,同时防止它们向另一个方向移动。

像特斯拉的许多其他发明一样,该阀门在首次获得专利时基本上被忽视了。毕竟,他在工程学上有许多伟大的失败和巨大的成就。然而,随着特斯拉地位的提高,他的“阀门导管”在网上获得了狂热的追随者,其利用湍流流量的能力最近才吸引了科学解释。这一发现伴随着特斯拉阀门可能被忽视的应用的建议,似乎鲨鱼远远领先于我们。

肠道可以作为特斯拉阀门一些新颖用途的灵感,例如最大化污染物去除的废水处理机制。“我们需要更仔细地观察鲨鱼,特别是我们需要更仔细地观察除了颚之外的部分,以及不与人类互动的物种。”Summers说。

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