Μήπως η όσφρηση της γάτας είναι καλύτερη από αυτήν του σκύλου;

Μήπως η όσφρηση της γάτας είναι καλύτερη από αυτήν του σκύλου;

Μέχρι πρόσφατα γνωρίζαμε πολλά πράγματα για την όραση και την ακοή της γάτας, όμως λίγα σχετικά με τη λειτουργικότητα της όσφρησης της.

Μία έρευνα που έγινε σε βάθος απεκάλυψε μια μοναδική διπλή λειτουργία αυτού του οργάνου που βοηθάει τη γάτα να αποκρυπτογραφεί το περιβάλλον της 100 φορές ταχύτερα συγκριτικά με τις μύτες άλλων ζώων.

Τελευταία ένα άρθρο εκδόθηκε στο περιοδικό PLOS Computational Biology με τίτλο: «Οι λειτουργίες της μύτης των οικόσιτων γατών μοιάζουν με ένα πολύ αποτελεσματικό παράλληλο χρωματογράφημα αερίων».

Παρεμπιπτόντως η χρωματογράφηση των αερίων είναι μια χημική μέθοδος διαχωρισμού των διαφόρων στοιχείων που ταξιδεύουν στον αέρα.

Σύμφωνα με το PLOS online magazine Tech Explorist:

«Τα σπονδυλωτά ζώα χρησιμοποιούν τις μύτες τους για να αναπνέουν, αλλά και να συλλαμβάνουν τις οσμές στον αέρα.

Κάποιες προηγούμενες μελέτες προτείνουν ότι η ανίχνευση των οσμών στα σπονδυλωτά  μπορεί να λειτουργεί παρόμοια με τη χωματογράφηση αερίων, κατά την οποία, ουσιαστικά κάθε συστατικό που αναλύεται έχει εξατμιστεί και μεταφερθεί από μια σταθερή ροή αέρα μέσα σε έναν σωλήνα.

Διαφορετικά χημικά στοιχεία των συστατικών μέσα στον σωλήνα αλληλοεπιδρούν με συγκεκριμένο τρόπο κατά μήκος του σωλήνα, επιτρέποντας έτσι την ταυτοποίηση κάθε συστατικού».

Οι γάτες έχουν μύτες με διπλή λειτουργικότητα

Προκειμένου να γίνει η πρώτη λεπτομερής ανάλυση του αεραγωγού της μύτης των οικόσιτων γατών, οι ερευνητές δημιούργησαν μια μύτη γάτας χρησιμοποιώντας τρισδιάστατο μοντέλο στο computer και προσομοίωσαν την πορεία του εισπνεόμενου αέρα που περιείχε συστατικά οσμών από κοινές γατοτροφές.

Ανακάλυψαν ότι μέσα στη μύτη μιας γάτας ο εισπνεόμενος αέρας διαχωρίζεται σε δύο κυλιόμενα ρεύματα.

Το πρώτο ρεύμα καθαρίζεται και υγροποιείται, ενώ το άλλο μεταφέρει τα οσμητικά συστατικά γρήγορα και αποτελεσματικά στο κέντρο της οσφρητικής περιοχής.

Οι ερευνητές παρομοίασαν τη λειτουργία της γατομύτης ως ένα πολύ αποτελεσματικό χρωματογράφημα αερίων, ένα εργαστηριακό εργαλείο που σχεδιάστηκε, για να ανιχνεύει και να διαχωρίζει τα χημικά στοιχεία του αέρα σε εξατμισμένη μορφή.

Στην πραγματικότητα, λένε οι επιστήμονες, η γατομύτη είναι τόσο αποτελεσματική σε αυτήν την περίπλοκη διαλογή στοιχείων που ρέουν μέσα στον σπειροειδή αεραγωγό  κάθε ρουθουνιού, ώστε με αυτήν ως πρότυπο θα εμπνευστούν για τη βελτίωση αυτής της ίδιας χημικής μεθόδου χρωματογράφησης του αέρα.

Δύο διαφορετικές ζώνες αέρα με δύο διαφορετικούς σκοπούς 

Ένα άλλο πλάσμα που έχει μακριά μύτη και ανακαλύφθηκε ότι λειτουργεί, παρόμοια με τη χρωματογράφηση του αέρα, είναι ο αλιγάτορας.

Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές θεωρούν ότι το συμπαγές σχήμα του κεφαλιού της γάτας, ίσως επηρέασε την εξέλιξη μιας πολύπλοκης δομής των αεραγωγών της μύτης, όπου όχι μόνο ταιριάζει στο κεφάλι της, αλλά επίσης βοηθάει τη γάτα να προσαρμοστεί σε ποίκιλλα περιβάλλοντα.

Αν μια  γατομύτη, όπως αυτή του αλιγάτορα ή άλλων αμφίβιων ζώων, είχε μόνο ένα οσφρητικό σωλήνα για την ανίχνευση των οσμών θα έπρεπε να ήταν μακρύτερος από το φυσιολογικό μέγεθος ενός γατοκρανίου για να είναι αποτελεσματική, όπως φαίνεται ότι είναι, στην ανίχνευση των οσμών.

Έχοντας πολλαπλά και πολύπλοκα κανάλια φαίνεται να είναι 100 φορές πιο αποτελεσματική συγκριτικά με την κατοχή ενός σωλήνα όσφρησης.

Ο Khai Zhao, καθηγητής Ωτορινολαρυγγολογίας στο Ohio State Medicine College και επιβλέποντα αυτής της έρευνας, λέει:

«Αν το καλοσκεφθούμε η γατομύτη έχει πολύ σωστή κατασκευή.

Για τα θηλαστικά η όσφρηση είναι πολύ σημαντική στην ανεύρεση θηραμάτων, ανίχνευσης κινδύνων, εύρεσης πηγών τροφής και εξερεύνησης του περιβάλλοντος τους.

Στην πραγματικότητα, ένας σκύλος μπορεί με μια εισπνοή αέρα να καταλάβει ποιος πέρασε από εκεί, αν ήταν φίλος ή όχι κ.ά.

Αυτό είναι ένα εκπληκτικό σύστημα όσφρησης που μάλλον εξελίχθηκε σταδιακά με διαφορετικούς τρόπους.

Παρατηρώντας αυτά τα μοντέλα ροής αέρα και αναλύοντας τα, πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν δύο διαφορετικές ζώνες ροής αέρα που εξυπηρετούν δύο διαφορετικούς σκοπούς».

Γιατί οι γατομύτες εξελίχθηκαν τόσο περίπλοκα;

Αντίθετα με τα προηγούμενα μοντέλα μύτης των ποντικιών και του ανθρώπου, το υψηλής ανάλυσης μοντέλο γατομύτης του Zhao και τα πειράματα προσομοίωσης είναι πολύ πιο πολύπλοκα και έχουν δημιουργηθεί από micro computer tomographers του κεφαλιού της γάτας και ταυτοποίησης μικροσκοπικών λωρίδων ιστών μέσα στην οσφρητική κοιλότητα της γατομύτης.

Ο Zhao, εξηγεί:

«Ξοδεύουμε πολύ χρόνο ανάπτυξης του μοντέλου και πιο εμπεριστατωμένη ανάλυση για να κατανοήσουμε τα λειτουργικά οφέλη που εξυπηρετεί αυτή η κατασκευή μύτης.

Η γατομύτη έχει προφανώς μια παρόμοια πολυπλοκότητα, όπως αυτή του σκύλου και είναι πιο περίπλοκη από εκείνη των τρωκτικών, ενώ η κυρίαρχη ερώτηση είναι γιατί εξελίχθηκε τόσο πολύπλοκα».

Η προσομοίωση στο computer της αναπνοής, έδωσε την απάντηση: « Δύο ευδιάκριτες περιοχές ροής εισπνεόμενου αέρα.

Η πρώτη περιοχή εισπνεόμενου αέρα φιλτράρεται και απλώνεται αργά πάνω από την οροφή του στόματος και κατευθύνεται προς τους πνεύμονες.

Η δεύτερη περιοχή περιλαμβάνει τις οσμές του εισπνεόμενου αέρα, ενώ κινείται γρήγορα και κατευθείαν μέσα σε ένα κεντρικό πέρασμα στην οσφρητική περιοχή στο οπίσθιο μέρος της ρινικής κοιλότητας.

Η ταχύτητα όσφρησης μιας γάτας είναι πάνω από 100 φορές μεγαλύτερη συγκριτικά με την αντίστοιχη των αμφίβιων ζώων.

Αυτή η έρευνα εμβαθύνει στην κατανόηση της ενισχυμένης γατοόσφρησης.

Σύμφωνα με τους ειδικούς:

«Η εξελικτική περίπτωση της περίπλοκης ηθμοειδούς κατασκευής της μύτης των θηλαστικών αναπαριστά εντυπωσιακά ένα διαφορετικό όργανο αίσθησης, τον σπειροειδή κοχλία που μοιάζει με αυτόν του σαλιγκαριού και που είναι μοναδικός στα θηλαστικά.

Στα πουλιά και τα άλλα σπονδυλωτά μη θηλαστικά ζώα, το εσωτερικό ακουστικό όργανο παρόλο που ονομάζεται και αυτό κοχλίας είναι μάλλον ένας σωλήνας με τυφλό τελείωμα.

Ενώ η εξέλιξη αυτού του οργάνου στα θηλαστικά ενισχύει την ευαισθησία της ακουστικής μας συχνότητας και εύρους, το λειτουργικό όφελος των οσφρητικών αεραγωγών στα θηλαστικά μόνο με εικασίες μπορεί να περιγραφεί».

Χρησιμοποιώντας ακριβή ανατομικά μοντέλα στο computer ανακαλύφθηκε ότι οι περίπλοκες κατασκευές αεραγωγών των γατομυτών, σαν μοντέλο, μπορεί να λειτουργεί σαν ένα παράλληλος χρωματογράφος αέρα, όπου σημαντικά αυξάνει την ταχύτητα μεταφοράς της οσμής περίπου 100 φορές παραπάνω συγκριτικά με το οσφρητικό κανάλι, όπως αυτό των αμφίβιων ζώων.