無需解剖:研究人員創建出鯊魚腸道高解析度3D圖像

據媒體報導,跟大眾媒體所描述的相反,我們實際上並不知道鯊魚吃什麼。我們對它們如何消化食物以及它們在更大的海洋生態系統中扮演的角色知之甚少。一個多世紀以來,研究人員一直在依靠鯊魚消化系統的平面草圖來識別它們的功能及它們吃的東西和排泄的東西對海洋中其他物種產生的影響。

無需解剖:研究人員創建出鯊魚腸道高解析度3D圖像

現在,研究人員已經對近36種鯊魚的腸道進行了一系列高解析度、3D掃描,這項工作將有助於進一步了解鯊魚是如何進食和消化食物的。

無需解剖:研究人員創建出鯊魚腸道高解析度3D圖像

加州州立大學多明格斯山分校的助理教授、該研究的第一作者Samantha Leigh指出:「是時候使用一些現代技術來研究這些鯊魚的螺旋狀腸子了。我們開發了一種數字掃描這些組織的新方法,現在可以在不切開它們的情況下看到軟組織的非常細節。」

來自加州州立大學多明格斯山分校、華盛頓大學和加州大學歐文分校的研究小組於7月21日在《Proceedings of the Royal Society B》上發表了他們的研究成果。

無需解剖:研究人員創建出鯊魚腸道高解析度3D圖像

據悉,研究人員主要使用華盛頓大學星期五海港實驗室的計算機斷層掃描(CT)掃描儀來創建鯊魚腸道的3D圖像,而這些圖像都是來自洛杉磯自然歷史博物館保存的標本。這台機器的工作原理就像醫院里使用的標准CT掃描儀:從不同角度拍攝一系列X射線圖像,然後用計算機處理結合起來生成三維圖像。這使得研究人員可以在不解剖或干擾的情況下看到鯊魚腸道的復雜性。

無需解剖:研究人員創建出鯊魚腸道高解析度3D圖像

「CT掃描是了解鯊魚腸道三維形狀的唯一方法之一,」研究論文合著者、華盛頓大學周五港實驗室教授Adam Summers表示,「腸道是如此復雜–它擁有如此多的重疊層,解剖會破壞組織的環境和連接。」

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通過掃描,研究人員發現了鯊魚腸道功能的幾個新方面。這些螺旋狀的器官似乎減緩了食物的運動並引導食物通過腸道向下移動,除了依靠蠕動外還依賴重力。它的功能類似於一個多世紀前尼古拉·特斯拉設計的單向閥,這種單向閥,其允許流體在沒有回流或任何運動部件的幫助朝一個方向流動。

這一發現可能會為鯊魚如何進食和加工食物提供新的線索。Leigh表示,由於大多數鯊魚通常幾天甚至幾周後才會去吃一頓大餐,所以它們能在自己的系統中保存食物並盡可能多地吸收營養。由螺旋狀的腸道引起的食物在腸道中的緩慢移動可能會讓鯊魚保留食物的時間更長,並且它們處理食物所消耗的能量也會更少。

研究人員表示,因為鯊魚是海洋中的頂級掠食者,同時還會吃很多不同的東西–無脊椎動物、魚類、哺乳動物甚至海草–它們自然控制著許多物種的生物多樣性。了解鯊魚如何處理它們所吃的食物以及它們如何排泄廢物對了解更大的生態系統至關重要。

「我們對鯊魚的絕大多數種類及它們的大部分生理機能一無所知。每一個自然史觀察、內部可視化和解剖調查都向我們展示了我們無法猜測的東西。我們需要更仔細地去研究鯊魚,特別是我們需要更仔細地研究下頜以外的部分及那些不跟人類互動的物種,」Summers說道。

據悉 ,研究人員們計劃使用3D列印機創建出幾種不同的鯊魚腸道模型以測試材料如何在結構中實時移動。另外,他們還希望跟工程師合作以利用鯊魚腸道作為工業應用的靈感。

來源:cnBeta