Все акулы в мировом океане соблюдают одно старое правило - интересное исследование ученых

Хотя акулы отличаются по форме и размеру, перед всеми ними стоит одна и та же базовая задача — как эффективно транспортировать кислород, тепло и питательные вещества ко всем частям тела. В недавнем исследовании учёные раскрыли механизмы, с помощью которых акулы решают эту проблему.

Об этом сообщает портал The Conversation.

Новое исследование выявило, что акулы подчиняются древнему математическому принципу — закону масштабирования двух третей, который объясняет, как форма тела изменяется в зависимости от размера. Эти данные помогают лучше понять процессы эволюции и подтверждают, что размер действительно играет ключевую роль в биологии животных.

Главная идея математическая: площадь поверхности растет пропорционально квадрату длины тела, тогда как объём увеличивается пропорционально кубу. Проще говоря, площадь поверхности растёт медленнее, чем объём, и именно изменение этого соотношения оказывает решающее влияние на множество биологических процессов по мере увеличения размера организма.

Это особенно важно, так как ключевые жизненные функции осуществляются через поверхность тела: обмен газов в лёгких или жабрах — для получения кислорода и удаления углекислого газа, регуляция тепла через кожу, а также всасывание питательных веществ в пищеварительном тракте.

Эти процессы связаны с площадью поверхности, тогда как их потребности — например, снабжение организма кислородом — зависят от объема тела. Поэтому соотношение площади поверхности к объему напрямую влияет на функционирование животных.

Интересно, что хотя это правило играет ключевую роль в биологии, до недавнего времени оно тщательно проверялось в основном на клетках, тканях и мелких организмах, таких как насекомые. Однако ситуация начала меняться.  На первый взгляд акулы могут не казаться очевидным объектом для проверки древней математической теории, но на самом деле они идеально подходят для этого.

Во-первых, акулы охватывают широкий диапазон размеров. Во-вторых, они отличаются большим разнообразием форм и образов жизни. К тому же, акулы — харизматичные и экологически значимые существа, многие из которых находятся под угрозой исчезновения. Изучение их биологии важно не только с научной точки зрения, но и для эффективной охраны этих видов.

В исследовании ученые использовали 3D-модели высокого разрешения 54 видов акул, созданные с помощью КТ-сканов и фотограмметрии — методов, обычно применяемых в видеоиграх и спецэффектах. Модели дорабатывали в Blender, после чего получили данные о площади поверхности и объеме каждого вида.

Затем с помощью филогенетической регрессии, учитывающей эволюционную историю, исследователи проверили, насколько форма акул соответствует закону масштабирования двух третей. Результаты исследования впечатляют: акулы почти идеально соответствуют закону масштабирования двух третей — показатель масштабирования площади поверхности к объему составил 0,64, что всего на 3% отличается от теоретического значения 0,67.

Это говорит о том, что, несмотря на разнообразие размеров, форм и сред обитания, акулы следуют одному древнему математическому принципу.

Исследователи полагают, что такое соответствие объясняется ограничениями в развитии: отклонение от этого правила требует сложной перестройки распределения тканей еще на эмбриональной стадии, что эволюция избегает, если нет острой необходимости.

Ранее "Курсор" писал, что в отличие от людей, которые вдыхают воздух через нос и улавливают запахи с помощью специализированных обонятельных рецепторов, у акул процесс восприятия запахов устроен по совершенно иному принципу.