Как охлаждать мозг? Теплокровные животные используют нос

Исследование под руководством Сэйсиро Тада и Такано́бу Цуихидзи из Токийского университета показывает, что ныне живущие теплокровные потомки тероподных динозавров, благодаря более крупным носовым полостям, развили лучшую систему носового охлаждения, чем холоднокровные животные. Работа, опубликованная в журнале Royal Society Open Science, проливает свет на эволюцию носового охлаждения у теплокровных животных от их предков-тероподов.

Эндотермы, или теплокровные животные (птицы, люди, другие млекопитающие), поддерживают высокую температуру тела за счет внутренних источников тепла. Эктотермы, или холоднокровные животные (рептилии), используют внешние источники тепла. У эндотермов нос не только отвечает за обоняние, но и участвует в теплообмене благодаря небольшим извилистым структурам — респираторным раковинам (турбинатам) из костной и хрящевой ткани. Они могут увлажнять вдыхаемый воздух и отводить тепло от циркулирующей крови, охлаждая мозг.

Ранее считалось, что размер носовой полости у эктотермов и эндотермов коррелирует с размером тела. «Но его физиологическая роль оставалась спорной», — отмечает Сэйсиро Тада. Команда решила проверить гипотезу: предназначена ли крупная носовая полость для поддержания температуры всего тела или в первую очередь для охлаждения крупного мозга эндотермов?

Ученые изучили с помощью компьютерной томографии (КТ) головы 51 современного эндотерма и эктотерма, а также череп тероподного динозавра Velociraptor mongoliensis, реконструировав структуры их носовых полостей. Они обнаружили, что по сравнению с эктотермами эндотермы имеют хорошо развитые турбинаты и относительно более крупную носовую полость по отношению к размеру головы (а не тела, как считалось ранее). Это указывает, что крупная носовая полость помогает охлаждать именно мозг.

Исследователи также выяснили, что у Velociraptor mongoliensis носовая полость была меньше, а значит, он не мог регулировать температуру так эффективно, как его современные потомки — птицы. Это намекает на относительно менее развитый мозг, не требовавший активного охлаждения. Система носового охлаждения, вероятно, эволюционировала параллельно с изменениями в структуре черепа, которые мы видим у современных эндотермов.

«Наши результаты подчеркивают важность носа для понимания физиологии ископаемых форм, таких как динозавры, и позволяют изучать эволюцию масштабной перестройки черепа от нептичьих тероподов к современным птицам с новой точки зрения», — отметил Тада.