Các nhà khoa học của Đại học Alaska Fairbanks đã xác định những gì họ nghĩ là đặc điểm tổ tiên cho phép tiến hóa hơi thở ở động vật có xương sống.
Michael Harris, một nhà thần kinh học của UAF và là nhà nghiên cứu chính của dự án điều tra các cơ chế tạo ra và kiểm soát hơi thở, cho biết, để hít thở không khí với phổi, bạn cần nhiều hơn phổi, bạn cần mạch thần kinh nhạy cảm với carbon dioxide.
XEM LỚN | Tín dụng: M Hoffman, BE Taylor, MB Harris / Đại học Alaska Fairbanks, Viện Sinh học Bắc cực, Khoa Sinh học & Động vật hoang dã.
Ngay bây giờ, mạch điện thần kinh cho phép các sinh vật thở không khí lấy oxy, tế bào cần chuyển hóa thức ăn thành năng lượng và loại bỏ carbon dioxide thải ra từ quá trình đó, ông nói. Ngay lập tức tôi quan tâm đến việc mạch thần kinh nhạy cảm với carbon dioxide, được gọi là máy tạo nhịp, đến từ đâu.
Harris và các đồng nghiệp nghĩ rằng hơi thở có khả năng tiến hóa ở động vật có xương sống không có phổi, nhưng có máy tạo nhịp.
Chúng tôi cố gắng tìm các ví dụ sống về tổ tiên nguyên thủy không thở, như cá mút đá, và sau đó tìm kiếm bằng chứng về một máy tạo nhịp đã làm một việc gì đó ngoài hơi thở không khí, Cảnh Harris nói.
Cá mút đá là loài cá cổ đại có đặc điểm giống với động vật có xương sống đầu tiên. Họ không có phổi và không hít thở không khí. Là ấu trùng, chúng sống trong các ống đào xuống bùn mềm và thở và kiếm ăn bằng cách bơm nước qua cơ thể. Khi bùn hoặc mảnh vụn làm tắc nghẽn ống đèn xám, chúng sử dụng hành vi giống như ho để tống nước và làm sạch ống. Một máy phát nhịp trong não của họ kiểm soát hành vi đó.
Đoạn video dưới đây được ghi lại trong phòng thí nghiệm Harris, cho thấy sự khác biệt giữa thông khí mang và một tiếng ho ở một con cá mút đá. ’Ho ho xảy ra vào khoảng 9 giây.
Harris Chúng tôi nghĩ rằng cá mút đá ’ho, gần giống với hơi thở ở động vật lưỡng cư, Harris nói. Khi chúng tôi loại bỏ bộ não ra khỏi đèn và đo hoạt động thần kinh thường liên quan đến hơi thở, chúng tôi đã tìm thấy các mô hình giống với nhịp thở và thấy rằng máy tạo nhịp rất nhạy cảm với carbon dioxide.
Hơi thở không khí tiến hóa trong cá và cho phép sự di chuyển của động vật có xương sống hạ cánh và sự tiến hóa của các loài bò sát, chim và động vật có vú. Nếu không có máy tạo nhịp nhạy cảm với carbon dioxide, cấu trúc trở thành phổi có thể không hoạt động như phổi.
Sự tiến hóa của hơi thở phổi có thể là sự tái phát của ho nhạy cảm với carbon dioxide đã tồn tại ở động vật có xương sống không có phổi, như cá mút đá, ông Harris nói.
Viện sinh học Bắc cực, Đại học Alaska Fairbanks