Международная команда ученых, под руководством Университета штата Огайо, создала трехмерную компьютерную модель носа кошки и показала, как вдыхаемый воздух, содержащий обычные запахи кошачьей еды, проходит через плотно свернутые структуры. Ученые обнаружили, что воздух разделяется на два потока, один из которых очищается и увлажняется, а другой быстро и эффективно доставляет пахучие вещества в систему, отвечающую за обоняние.
Нос кошки устроен как отличный газовый хроматограф
Международная команда ученых, под руководством Университета штата Огайо, создала трехмерную компьютерную модель носа кошки и показала, как вдыхаемый воздух, содержащий запахи, проходит через носовые костные структуры. Ученые обнаружили, что воздух разделяется на два потока, один из которых очищается, увлажняется и попадает в легкие, а другой быстро и эффективно доставляет пахучие вещества в систему, отвечающую за обоняние.
Unsplash
Ученые нашли секрет тонкого нюха кошек. Прекрасное обоняние домашней кошки, это заслуга сложного набора плотно свернутых костных структур дыхательных путей.
По сути, говорят исследователи, кошачий нос функционирует как высокоэффективный газовый хроматограф двойного назначения — инструмент, который в лабораторных условиях обнаруживает и разделяет химические вещества в газообразной форме. На самом деле, кошачий нос настолько эффективен в этом деле, что его структура может вдохновить на усовершенствование газовых хроматографов, используемых сегодня.
«Это отличная конструкция», — говорит Кай Чжао, старший автор исследования. — «Для млекопитающих обоняние очень важно при поиске добычи, определении опасности, поиске источников пищи и отслеживании окружающей среды. Фактически, собака может принюхаться и понять, кто прошел мимо — друг это или нет? Это удивительная обонятельная система».
Лаборатория Чжао ранее уже создавала модели носа крысы и человека для изучения структуры воздушных потоков, но модель кошки с высоким разрешением и эксперименты по имитации являются самыми сложными на сегодняшний день, они основаны на микротомографическом сканировании головы кошки и идентификации типов тканей в носовой полости на микроскопическом уровне.
Как работает обоняние кошки
Обонятельная система кошки
Компьютерное моделирование дыхания показало, как нюхает кошка. Во время вдоха исследователи наблюдали разделение воздуха на два различных воздушных потока: респираторный воздух, который фильтруется и медленно распространяется по пути к легким, и отдельный поток, содержащий пахучие вещества, который быстро движется прямо к обонятельной области в задней части носовой полости. При анализе учитывалось как распространение потока, так и скорость его движения через турбинаты — костные структуры внутри носа.
«Мы измерили, сколько воздуха проходит через протоки» — говорит Чжао. — «При дыхании турбинаты разветвляются, чтобы направить поток воздуха в отдельные каналы, наподобие радиаторной решетке в автомобиле, чтобы очистить и увлажнить поступающий воздух. Но необходимо, чтобы обнаружение запаха происходило очень быстро, поэтому есть одна ветвь, которая доставляет запах с высокой скоростью, чтобы не ждать, пока воздух отфильтруется через зону дыхания, где теряется большая часть запаховых частиц, а процесс замедлится».
По оценкам Чжао и коллег, нос кошки как минимум в 100 раз эффективнее обнаруживает запахи, чем прямой нос амфибии в черепе аналогичного размера.
«Мы так много знаем о зрении и слухе, но не так много об обработке запахов. Эта работа может привести к более глубокому пониманию эволюционных путей, лежащих в основе различных структур носа, и их функционального назначения», — говорит Чжао.