Varani našli dvojitý nádech

Netřeba dodávat, že savci dýchají jinak: někteří žijí ve vodě, jiní na souši, a přestože každý potřebuje kyslík, dýchací systém těchto tvorů je přizpůsoben příslušnému prostředí.

Pokud ale porovnáme zvířata a ty, kteří žijí ze vzdušného kyslíku, zjistíme, že ptáci dýchají jinak než zvířata (ačkoli rozdíly nejsou tak velké jako u ryb). Ptáci i savci mají plíce a zdálo by se, že dýchání by mělo probíhat podle dobře známého vzorce: vdechovat čerstvý vzduch - nasytit krev kyslíkem - vydechovat použitý vzduch. U ptáků je však krev nasycena kyslíkem jak při nádechu, tak při výdechu - díky vzduchovým vakům spojeným s průduškami a naplněnými vzduchem při vdechování. V těchto vzduchových vacích se vzduch ukládá až do výdechu a poté se stejnou cestou vrací zpět plícemi, kde dodává kyslík do krve. Tento způsob dýchání se nazývá dvojitý a objevil se u ptáků, aby během letu nezažili hladovění kyslíkem.

Biology samozřejmě vždy zajímalo, jak ptáci získali takový dech - zdědili ho po svých předcích nebo to byla pozdější akvizice, která byla potřebná pro lety. V roce 2010 Colleen Farmer a její kolegové z University of Utah (USA) našli něco podobného u aligátorů a dalších krokodýlů. To znamená, že možná byla tato schopnost nalezena i u starověkých plazů. Plíce krokodýlů však poněkud připomínají plíce ptáků, takže přítomnost jejich „permanentního“ dýchání v jistém smyslu lze předvídat.

Ale ve svém novém článku, který vyšel v Nature, vědci píší, že afričtí varani stepní (Varanus exanthematicus) také používají dvojité dýchání. To by nebyla taková novinka, nebýt jedné skutečnosti: plíce varanů jsou přizpůsobeny nejčastějšímu přerušovanému dýchání. Ale to je jen na první pohled: pomocí počítačové tomografie se podařilo zjistit, že plíce varanů se skládají z velké komory, z níž vybíhají menší a protáhlé dutiny umístěné paralelně k sobě. Počet takových komor může dosáhnout 11 a jsou spojeny speciálními otvory, které umožňují průchod vzduchu pouze jedním směrem.

Po naplnění plic vodou speciálními částicemi, jejichž pohyby bylo možné pozorovat, biologové viděli, že kapalina ve velké komoře se pohybuje tam a zpět a v malých podlouhlých se skutečně pohybuje pouze jedním směrem. Výsledky byly potvrzeny, když do několika živých plazů byly implantovány speciální senzory, které sledovaly proudění vzduchu v plicích.

Díky tomuto komorovému systému s jednosměrným prouděním vzduchu mohou plíce varanů bez přerušení nasávat kyslík k výdechu - i když v tomto případě je toho dosaženo jiným anatomickým trikem než u ptáků. Skutečnost, že u varanů bylo zjištěno dvojité dýchání, svědčí o starobylosti tohoto jevu: takové dýchání uměli používat i předci moderních hadů a ještěrů, o ptácích nemluvě. Možná, že ptáci skutečně zdědili princip dvojitého dýchání od svých plazích předků - nelze však vyloučit, že se tato „dovednost“ mohla objevit nezávisle na různých skupinách zvířat.

„Zdá se, že takový dýchací systém je mnohem běžnější a byl vynalezen přírodou mnohem dříve, než jsme si mysleli. Nyní víme, že to není jedinečné pro ptáky a že všechny naše představy o úloze a vývoji „průtokového“ dýchacího systému nejsou pravdivé, “řekla Colleen Farmer.

V budoucnu se autoři práce chystají blíže prozkoumat další skupiny plazů v naději, že najdou známky dvojitého dýchání, nebo alespoň že ho měli v minulosti. To, že se nic takového nenašlo například u obyčejných ještěrek, vědcům nevadí: podle nich je tento jev obecně těžko postřehnutelný, pokud se na něj konkrétně nezaměříte, a případ varanů je dobrý příklad tohoto.

Pokud jde o to, proč staří plazi potřebovali takové dýchání, autoři díla to vysvětlují následovně. V té době nebylo na Zemi tolik kyslíku (na počátku triasu - 12% vzduchu a nyní - 21%). A aby se mohl normálně pohybovat, lovit atp.d., starověcí plazi museli nějak zlepšit způsob, jakým produkují kyslík. Co udělali. A obecně je možné, že slavný rozkvět plazů na Zemi začal právě díky tomuto konkrétnímu způsobu dýchání...