Ученые выяснили, как вомбаты производят кубические фекалии

Международная команда ученых смогла воспроизвести процесс, в результате которого вомбаты производят квадратные экскременты. Это открытие может изменить методы производства геометрических продуктов в будущем.

Исследование, опубликованное в журнале Королевского химического общества Soft Matter, развивает более раннее открытие: характерная кубическая форма фекалий формируется в кишечнике вомбата, а не в момент выхода, как считалось ранее.

Ученые обнаружили, что медленное движение фекалий и разная жесткость стенок на последних 17% длины кишечника создают квадратную форму — до того, как они выходят через круглый анус.

Это открытие применимо не только к вомбатам. Например, рак увеличивает напряжение в разных участках толстой кишки и может производить фекалии необычной формы. Техника также может помочь ученым и инженерам разработать новые способы производства мягких материалов, например, пластика в геометрических формах.

Эти знания могут быть применены и в других областях, таких как клиническая патология и здоровье пищеварительной системы у других видов, включая человека.

Эколог по дикой природе из Университета Тасмании доктор Скотт Карвер сделал это случайное открытие во время вскрытия туши вомбата в рамках своего основного исследования по лечению чесотки у этих животных.

Исследование кубических фекалий сосредоточено на голоносых (обыкновенных) вомбатах, которые в основном обитают на юго-востоке Австралии.

"Голоносые вомбаты известны тем, что производят характерные кубические экскременты. Эта способность формировать относительно однородные, четко очерченные фекалии уникальна в животном мире", — сказал доктор Карвер.

"Они размещают эти фекалии на видных местах своего домашнего ареала, например, вокруг камня или бревна, для общения друг с другом. Наше исследование показало, что эти кубы формируются в последних отделах кишечника — и окончательно доказывает, что квадратный колышек действительно можно протолкнуть в круглое отверстие".

С помощью комбинации лабораторных испытаний и математических моделей исследователи обнаружили, что по окружности кишечника вомбата есть два жестких и два более гибких участка.

Профессор Технологического института Джорджии Дэвид Ху сказал: "Разработка этого абсолютно нового механизма формирования углов, как ножом или любым острым краем, потребовала множества итераций, и теперь нам удалось это сделать без использования самого вомбата".

Комбинация высыхания фекалий в дистальном отделе толстой кишки и мышечных сокращений формирует регулярный размер и углы экскрементов.

Кишечник вомбата имеет длину примерно 10 метров, что в десять раз превышает длину его тела.

У человека пища проходит через кишечник за день или два. Пищеварительный процесс вомбата занимает до четырех раз больше времени, чтобы извлечь максимум питательных веществ. Они также более эффективно извлекают воду из кишечника: их фекалии на треть суше, чем у человека.

Результаты могут быть использованы для улучшения здоровья пищеварительной системы вомбатов в условиях содержания в неволе.

"Формирование кубов может помочь нам понять уровень гидратации вомбатов, так как в более влажных условиях их фекалии могут казаться менее кубическими. Это также показывает, как отвердение кишечника может производить гладкие стороны как признак патологии", — отметил доктор Карвер.

"Теперь мы понимаем, как формируются эти кубы, но еще многое предстоит узнать о поведении вомбатов, чтобы полностью понять, почему они эволюционировали, чтобы производить кубы в первую очередь".

Постдокторант Технологического института Джорджии Патрисия Ян добавила, что исследование может иметь ряд применений: "Мы знаем, например, что одним из ранних симптомов рака толстой кишки является то, что часть толстой кишки может стать жесткой. Возможно, это формирует край или необычную форму в фекалиях и может быть ранним индикатором здоровья толстой кишки.

Не знаю, будут ли люди в будущем заинтересованы в кубических сосисках, но это может изменить способ формовки мягких материалов или то, как мы можем манипулировать мягкими роботами в будущем".

Лаура Ганди, редактор по развитию журнала Soft Matter в Королевском химическом обществе, сказала: "Это замечательный пример того, как междисциплинарные исследования и страсть к questioning everything могут дать удивительные и полезные результаты. Это также показывает, как творческие подходы в науке могут вдохновлять и разжигать страсть к исследованиям на всю жизнь".

Команда австралийских и американских ученых была удостоена Шнобелевской премии в 2019 году за "исследования, которые сначала заставляют смеяться, а потом — думать".