Fyziológia Štíhla bez toho, aby sa vzdala leteckej diéty! Spektrum vedy
Fyziológia: Štíhla bez toho, aby sa vzdala: letecká strava!
Jedna vec je rýchlo jasná - stravovanie ako vrabec nie je riešením zásadného problému poľných, lesných a lúčnych vtákov a všetkých stavovcov schopných lietať medzi netopiermi a albatrosmi: ťažkosti s hľadaním správnej rovnováhy medzi extrémami „najedené, ale príliš plné vzlietnuť “a„ ľahké, ale príliš slabé na vzlet “. Lietanie je vysoko výkonný šport, ktorý vyžaduje dostatočné zásobovanie energiou - ale zároveň určité obmedzenie v strave, pretože zdroje energie, ktoré sú príliš ťažké v žalúdku a črevách, rýchlo presahujú kapacitu užitočného zaťaženia lietajúceho zvieraťa.
Jednou z možných odpovedí na dilemu, ktorú biológovia zamestnaní pri výskume letov už dávno tušili, je efektívnosť. Vtáky, ale aj netopiere, by mali používať vysoko sofistikovaný vysokovýkonný tráviaci systém, aby sa zabezpečilo, že z potravy, ktorú jedia, sa čo najrýchlejšie vyťažilo čo najviac energie. Potom môžu byť ťažké, zbytočné fekálne zvyšky potravy tiež rýchlo zlikvidované z tráviaceho traktu otvorom tela oproti zobáku. S maximálnou účinnosťou je možný minimálne dlhý črevný trakt, čo ďalej šetrí váhu: Kratšie črevá sú ľahšie aj keď sú prázdne a dočasnú záťaž obmedzia na minimum.
To znie tak logicky, že až doteraz to nikto poriadne nekontroloval. Todd McWhorter z austrálskej univerzity Mordoch a jeho kolegovia sú prekvapení - a na začiatku svojich vyšetrovaní začali dôkladným meraním intestinálnej dĺžky lietajúcich a nelietavých druhov stavovcov. Takéto porovnanie je samozrejme iba spravodlivé a zmysluplné, ak sa porovnáva celková hmotnosť a dĺžka čriev zvierat a neporovnávajú sa presne špecializované mäsožravce a bylinožravce, ktorých stravovacie návyky predstavujú celkom odlišné črevné problémy.
Na konci štúdie však vedci zmerali vnútornosti rôznych vhodných všežravcov a zistili: Áno, črevá lietajúcich vtákov a netopierov sú skutočne kratšie, ich absorpčný povrch menší a ich celkový objem menší ako priemerné črevo s trvalým pobytom - posledné, priemerne za všetky namerané Druh, o značných 57 percent.
Toto bol iba začiatok, vďaka ktorému sa komplikovanejšia časť otázky stala ešte naliehavejšou: Čo presne robí tento ľahký kryt, ktorý je v priemere kratší, natoľko efektívny, že poskytuje dostatok doplňovania pre väčšie priemerné energetické potreby lietajúcich zvierat.?
McWhorter a kolegovia hľadali odpovede meraním rýchlosti a množstva rôznych látok transportovaných cez črevný epitel zvierat. Všimli si najmä jednu vec: vzácnejšie cukry z natrávenej potravinovej dužiny migrovali mimoriadne rýchlo a dôkladne cez črevnú stenu vtáka, ale nie cez priemernú stenu cicavcov. V bunkách intestinálneho epitelu neboli žiadne transportéry týchto cukrov; tie špecializované proteíny v črevných bunkových membránach, ktoré presne rozpoznávajú cieľové molekuly, viažu ich a aktívne prepašujú do bunky, odkiaľ sa potom prenášajú do systému krvných ciev pod črevom.
Potravinové zložky, ktoré nie sú rozpoznané epitelovými receptormi, môžu tiež prechádzať cez stenu čreva - nejdú však cez bunky, ale skôr cez „paracelulárnu absorpciu“ medzi nimi. Tento typ „transportu“ má výhody: nespotrebováva žiadnu ďalšiu energiu, pretože molekuly sú pasívne tlačené cez medzery medzi bunkami. Molekuly môžu rýchlejšie vstúpiť do tela cez tieto medzery v črevnej krycej vrstve.
Presne týmto zvýšeným paracelulárnym transportom sa zdá, že vtáky kompenzujú kapacitné obmedzenia svojich krátkych čriev, uzatvára McWhorterov tím. V skutočnosti sa zdá, že jemná štruktúra črevnej steny u vtákov podporuje paracelulárny medzibunkový transport. Vedci zistili asi viac mikroklkov na plochu, teda viac pohyblivých výbežkov v tvare prsta, typických pre črevo. Nezvyšujú resorpčný povrch, pretože väčšina samotných výbežkov mikroklkov nemôže absorbovať živiny - ale viac mikroklkov na plochu pravdepodobne znamená aj väčší počet buniek tvoriacich mikroklky, čo znamená viac medzibunkových priestorov a tým aj väčšie možnosti paracelulárneho transportu.
Vedci tiež predpokladajú ďalšie biochemicko-molekulárne rozdiely: je možné, že tesné spojenia, t. J. Tesne priliehajúce manžety, ktoré pevne a nepriepustne spájajú bunky epitelu, sú v črevnom vtáku menej časté alebo priepustnejšie.
Celkovo vzaté, zvýšený paracelulárny transport znamená, že viac výživných látok - vzácne cukry, ale aj aminokyseliny a peptidy - je vedených cez črevnú stenu za kratší čas, a tým zaisťuje vysokú účinnosť skutočne krátkych čriev vtákov a netopierov. Iste, napriek svojej účinnosti by neselektívny paracelulárny transport nemal mať iba výhody, upozorňujú vedci: Aj látky, ktoré sa nedajú použiť na energetické účely, alebo dokonca toxické látky, prechádzajú paracelulárne cez črevnú stenu, zatiaľ čo nelietajúce cicavce ich v tesne uzavretom čreve ignorujú pomocou selektívnych transportérov. zostať a byť neškodne vylúčený.
Bolo by vzrušujúce skúmať, či sú vtáky kvôli svojim účinným, ale nebezpečne priepustným črevám závislé od kompenzačného správania, ktoré ich napríklad odsudzuje na predchádzajúce experimenty s neznámymi potenciálne škodlivými látkami. Vtáčie črevo by svojmu majiteľovi zablokovalo určité ekologické výklenky. Je tu však jedna vec, ktorú nežiada: ak existuje jedlo, ktoré sa javí ako neškodné, krája sa ako majster sveta. Rovnako ako vrabec: Priemerný divý vták zožiera, vedci objavili už dávno, aby sa nasýtili, a to asi o tretinu viac suchého jedla na telesnú hmotnosť ako priemerný nelietavý cicavec.