Znotraj skrinje delfinov in zobatih kitov je anatomska skrivnost: labirint drobnih, črvičastih krvnih žil, imenovanih "torakalna reta", katerih namen je znanstvenike že dolgo vznemirjal. Joy Reidenberg, anatomistka medicinske šole Mount Sinai's Icahn, meni, da je ugotovila, za kaj gre. Če ima prav, bi lahko imela ključ za razvoj naprave, ki bi lahko preprečila smrtonosno stanje, ki se ga vsi potapljači bojijo: ovinki.
Reidenberg je eden izmed številnih raziskovalcev, katerih delo se zoži na način, kako se morske vrste uspejo potopiti v globine oceanov in se varno vrniti iz njih. In da naraščajoče razumevanje anatomije delfinov, kitov, želv in rib prinaša sanje o tem, da bi se človeški potapljači lahko potapljali globlje, hitreje in varneje nekoliko približali resničnosti.
Reidenberg je pregledal 10 mrtvih delfinov in pliskavk, ki so bili nasedli na kopno, da bi izsledili povezave med skrivnostnimi krvnimi žilami in preostalimi anatomijami živali. Ugotovila je, da je mreža, za katero domneva, da bi lahko delovala kot nekakšen "razvrščevalec kovancev" za pline, pri čemer je zajedala dušične mehurčke, ki so kot potapljači, na površju, tako da jih lovijo v manjša in manjša plovila. To pa jim preprečuje vstop v sklepe in preprečuje oskrbo organov s krvjo, kar lahko povzroči smrtonosno dekompresijsko bolezen, podobno kot ovinki.
To teorijo mora še vedno v celoti preizkusiti, vendar se zdi, da druge nedavne raziskave njeni zamisli pripisujejo verodostojnost. Študija, ki so jo aprila objavili raziskovalci iz oceanografske ustanove Woods Hole in oceanografske družbe Fundacion v Španiji, je pokazala, da se pljuča morskih sesalcev stisnejo pod pritiskom tako, da se dušični mehurčki zadržijo iz krvnega obtoka.
Pri ljudeh je drugače. Ko se potapljate globlje, vedno večji pritisk povzroči, da se dušik v zraku, ki ga vdihnete, raztopi v krvi. Hitro se dvignete in dušik se ne raztopi, da tvorijo plinske mehurčke v krvnem obtoku, kjer se razširijo in se lahko zataknejo v sklepih in vitalnih organih. Brez prilagoditev morskih sesalcev se morajo potapljači počasi dvigati, pogosto z odmori, da se izognejo tej težavi. To omogoča čas, da dušikovi mehurčki postopoma preidejo iz krvi v pljuča, kjer jih lahko izdihnemo na površini - tako, kot bi skrbno, počasi odprli kanto s sodo, da se sprostijo plini, ki so se nabrali pod pritiskom.
Da bi preizkusil svojo teorijo o funkciji rete, bi Reidenberg črpal raztopino, ki je podobna seltzerju, skozi žile trupa delfinov in to truplo postavil v rekompresijsko komoro, ki je bila vstavljena v CT skener. Ko povečuje pritisk, da simulira potop, se plini v tekočini raztopijo v krvni obtok. Potem, ko se dušik med simuliranim vzponom začne ponovno pojavljati kot "mikro mehurčki", bi jih torakalni rete - upamo - odpiral, da jih ne bi oddaljili od vitalnih organov, dokler jih ne bi lahko sprostili v žile, ki pljuča vodijo na površino. .
"Ko se približajo površju, bi se mehurčki izgnali, pljuča pa bi se lahko ponovno razširila in mehurčki se sčasoma črpali v pljuča, " pravi Reidenberg. Rete bi deloval kot nekakšna "obvodna zanka, da bi ujela dodatni plin."
Sferična lezija, ki jo najdemo v rebru mrtvega kite sperme, je verjetno povzročila klobuk dušikovih mehurčkov, ki je nastal, ko se je kita prehitro dvignila iz globin visokega tlaka. (Tom Kleindinst / Oceanografska ustanova Woods Hole) Če se ta funkcija ostankov dokaže, bi bilo mogoče zmanjšati tveganja in čakalni čas za potapljače - tako da bi ustvarili zunanji del za ljudi. Možnosti so velike: predstavljajte si, da potapljači mornariške mornarice SEAL delajo prikrite ops, pravi Reidenberg. "Zadnje, kar bi si želeli, so, da sedejo račke nekaj metrov od površine in čakajo na zadnji dekompresijski postanek, ki je najdaljši postanek. Dandanes lahko to opustijo, hitreje se dvignejo in tvegajo, da bi prišli do ovinkov. "
Toda če bi imeli na hrbtu napravo, prikrito v njihov obtočni sistem prek krvne žile blizu površine kože, bi bil potop hitrejši in varnejši - tako z zdravstvenega kot vojaškega vidika. Sprva bi bilo zajetno, toda, pravi Reidenberg, ne bi smelo biti več kot le sistem IV, na katerega bi lahko prišel bolnik.
Niso vsi prepričani v prihodnost takšne naprave. "Ljudje se že desetletja na potapljajoče živali sprašujejo, kako se spopadajo z globino in pritiskom, " pravi Laurens Howle, inženir strojništva na univerzi Duke, ki je v različnih scenarijih delal modeliranje resnosti ovinkov. Pravi, da so teorije Reidenberga o reti zanimive in "bi lahko bilo tako", vendar je ugotovil, da je razlika med morskimi sesalci in kopenskimi v tem, da pred potapljanjem vdihnejo površino. Medtem nenehno dihamo skozi zračne cisterne, kar pomeni, da imamo na voljo več dušika za tvorbo mehurčkov.
Kot je zajeten prototip? "Ja, ne vem, da bi to želel poskusiti, " pravi Howle.
Zanimivo je, da morski sesalci niso vedno uspešni, saj se izogibajo ovinkom. Nedavne raziskave okostja kitov so pokazale, da lahko celo kiti poškodujejo kosti, značilne za ovinke. Za nepričakovane stresorje, kot je sonar, naj bi bil glavni krivec, da bi šokirali živali, da so pospešili proti površju, zaradi česar so prehitro pustili pljuča.
Ideje proti upogibu niso edine stvari, ki se jih lahko naučimo od takšnih živali pri načrtovanju potapljaške tehnologije nove generacije. Eno največjih napredkov, ki so jih navdihnili morski sesalci, so plavuti, ki temeljijo na anatomiji delfinov. "Monofin" obstaja že od sedemdesetih let prejšnjega stoletja in je zastonj potapljače skrajšal čas potapljanja, tako da je naš neroden dva metra nadomestil z debelim delom. Od takrat je bilo na tej plavutki že več napredka, da bi bil še bolj podoben delfinom.
"Izgleda kot rep potapljajočih sesalcev, kot so kiti, delfini itd., Saj zagotavlja zelo učinkovit način prenosa moči iz vaših mišic v potiskanje naprej v vodo. Zato ga je narava sprejela, "je dejal Stephan Whelan, ustvarjalec spletne potapljaške skupnosti DeeperBlue.com.
Druge plavuti kopirajo izbokline ali tuberkle, grbe, ki imajo na plavutih, kar zmanjšuje povlečenje in izboljšuje manevriranje.
"Uporabljali so jih v vetrnicah, ventilatorjih, spojlerju dirkalnih vozil McLaren. Združeno kraljestvo Zipp jih je uporabljalo na kolesnih kolesih. Letala, seveda. Speedo je ustvaril plavut za usposabljanje, imenovan Nemesis, "pravi Frank Fish, biolog z univerze v Zahodnem Chesterju v Pensilvaniji, ki je razvil številne biomimetične izdelke - aplikacije, ki jih zgleduje živalska fiziologija - vključno z tuberkli, ki so bili navdihnjeni od grbin. Na voljo so nove mokre obleke, ki so kopirale prekrivajoče se zobne zobe kože morskega psa, da bi zmanjšale vleko, in očala, ki kopirajo, kako ribe in nekaj cvetov lovijo vodo, da ustvarijo bolj jasen pogled.
Nekaterih prilagoditev živali pa ni mogoče posnemiti. John Davenport, morski biolog z University College Cork na Irskem, je razvil, kako in zakaj trakulje morskih želv, ki postopoma propadajo, ko se živali globlje potapljajo, zgrajene tako, kot so. Strukturo imenuje "v bistvu alternativno, 140 milijonov let staro evolucijo" dihalne strukture morskih sesalcev. Ampak, rekel je, "bojim se, da ne vidim očitne uporabe strukture sapnikov v usnju pri potapljanju ljudi."
Kopiranje propadajočih pljuč delfinov in kitov se zdi tudi neplodno; človeška pljuča so lepljiva in se ne znova napolnijo, ko se zrušijo.
Toda to bi lahko bil še en, morda še bolj dragocen način, kako lahko oponašamo anatomijo morskih sesalcev.
Reidenberg še vedno išče sredstva za iskanje potapljaške naprave, ki preprečuje ovinke, vmes pa se je že začela truditi, da bi se učila iz pljučnih živali. V novem sodelovanju se je z drugimi raziskovalci združila z zemljevidom vaskularnega sistema plodove kite, da bi ugotovila, kako pljučna kita spreminjajo svojo elastičnost in kako to lahko uporabimo pri odpravljanju pljučnih bolezni, kot je emfizem pri ljudeh.
To je še en način, da nam morski sesalci lahko pomagajo najti način lažjega dihanja - v vodi in na kopnem.
