Uvnitř truhly delfínů a zubatých velryb je anatomické tajemství: bludiště malých, červovitých krevních cév zvané „hrudní rete“, jehož účelem jsou vědci dlouho zmatení. Joy Reidenbergová, anatomka na lékařské fakultě Mount Sinai v Icahnově lékařské fakultě, si myslí, že na to přišla. Pokud má pravdu, mohla by držet klíč k vývoji zařízení, které by bylo schopné zabránit smrtícímu stavu, který se všichni potápěči bojí: ohyby.
Reidenberg je jedním z několika výzkumných pracovníků, jejichž práce se zužuje v tom, jak se mořským druhům podaří skákat dolů a bezpečně se vracet z hloubek oceánů. A toto rostoucí porozumění anatomii delfínů, velryb, želv a ryb přináší sny o tom, jak umožnit potápěčům ponořit se hlouběji, rychleji a bezpečněji o něco blíže realitě.
Reidenberg prozkoumal 10 mrtvých delfínů a sviňáků, kteří uvízli na pevnině, aby zjistili souvislosti mezi tajemnými krevními cévami a zbytky anatomií zvířat. Zjistila, že je to síť, o které se domnívá, že by mohla fungovat jako jakýsi „třídič mincí“ pro plyny, zachycující bublinky dusíku, které se tvoří jako potápěči, se zachytí v menších a menších nádobách. To je zase chrání před vstupem do kloubů a blokováním přísunu krve do orgánů, což může způsobit smrtící dekompresní nemoc, tzv. Ohyby.
Stále musí tuto teorii plně otestovat, zdá se však, že její nedávný výzkum jí věří. Studie publikovaná v dubnu vědci z Oceanografické instituce Woods Hole a Oceanografic Fundacion Oceanografic ve Španělsku zjistila, že plíce mořských savců se stlačují pod tlakem tak, že se z krevního řečiště udržují bubliny dusíku.
U lidí je to jiné. Jak se ponoříte hlouběji, zvyšuje tlak způsobující rozpuštění dusíku ve vzduchu, který jste vdechli, do vaší krve. Příliš rychle stoupá a dusík se rozpouští a vytváří krevní bublinky v krevním řečišti, kde se rozpíná a může se zaseknout v kloubech a životně důležitých orgánech. Bez přizpůsobení mořských savců musí potápěči pomalu, často s přestávkami, stoupat pomalu, aby se tomuto problému vyhnuli. To umožňuje, aby čas dusíkových bublin postupně postupoval z krve do plic, kde mohou být vydechovány na povrchu - tak, jak byste opatrně, pomalu otevírali sodovku, abyste uvolnili plyny, které se vytvořily pod tlakem.
Aby otestovala svou teorii funkce rete, načerpala Reidenberg řešení podobné seltzeru žilami delfínového jatečně upraveného těla a umístila je do komprimační komory, která byla vložena do CT skeneru. Jak zvyšuje tlak, aby simulovala skok, plyny v tekutině by se rozpustily v krevním řečišti. Poté, co se dusík během simulovaného výstupu začne znovu objevovat jako „mikrobubliny“, by hrudní síla - snad - sifonovala, aby je udržovala mimo životně důležité orgány, dokud nebudou uvolněny do žil, což povede k výdechu plic na povrchu. .
"Když se přiblíží k povrchu, bubliny se posunou ven a plíce se budou moci znovu rozšířit a bubliny se napumpují do plic, " říká Reidenberg. Rete by fungovala jako druh „obtokové smyčky, aby zachytil další plyn“.
Sférická léze nalezená v žebra mrtvé spermie velryby, pravděpodobně způsobená kloboukem s bublinami dusíku, se vytvořila, když se velryba zvedla příliš rychle z vysokotlakých hloubek. (Tom Kleindinst / Oceanografická instituce Woods Hole) Pokud se tato funkce rete prokáže, rizika a čekací doba pro lidské potápěče by mohla být omezena - vytvořením v podstatě vnější rete pro člověka. Možnosti jsou významné: Představte si, že potápěči SEAL potápěči dělají tajné operace, říká Reidenberg. "Poslední věc, kterou byste chtěli, je, aby seděli kachny pár metrů od povrchu a čekali na poslední dekompresní zastávce, což je nejdelší zastávka." V dnešní době by se mohli zastavit, zastavit, rychlejší povrch a riskovat ohyby. “
Pokud by však měli na zádech zastrčené zařízení, zavěšené do jejich oběhového systému přes krevní cévu blízko povrchu kůže, ponor by byl rychlejší a bezpečnější - jak ze zdravotního, tak z vojenského hlediska. Zpočátku by to bylo objemné, ale, jak říká Reidenberg, nic víc než IV systém, do kterého by mohl být nemocný pacient napojen.
Ne každý je přesvědčen o budoucnosti takového zařízení. "Lidé se po desetiletí dívali na potápěčská zvířata a přemýšleli, jak se vypořádat s hloubkou a tlakem, " říká Laurens Howle, strojní inženýr na Duke University, který pracoval na modelování závažnosti ohybů v různých scénářích. Říká, že Reidenbergovy teorie o rete jsou zajímavé a „může tomu tak být“, ale poznamenal, že rozdíl mezi mořskými savci a těmi pozemskými spočívá v tom, že před potápěním na povrch jednou nadechnou. Mezitím neustále dýcháme vzduchovými nádržemi, což znamená, že máme více dusíku k tvorbě bublin.
Pokud jde o objemný protoype? "Jo, nevím, že bych to chtěl vyzkoušet, " říká Howle.
Je zajímavé, že mořští savci nejsou vždy úspěšní, protože se vyhýbají ohybům. Nedávný výzkum koster velryb ukázal, že i velryby mohou získat poškození kostí charakteristické pro ohyby. Neočekávané stresory, jako je sonar, jsou považovány za hlavní viníky a šokují zvířata v rychlosti k povrchu, což způsobuje, že příliš rychle dekomprimují plíce.
Myšlenky proti ohýbání nejsou jedinými věcmi, které se od těchto zvířat můžeme při navrhování potápěčské technologie naučit. Jedním z největších vylepšení inspirovaných mořskými savci jsou ploutve založené na anatomii delfínů. „Monofin“ je kolem sedmdesátých let a potápěčské časy pro volné potápěče nahradil tím, že naše nepříjemné dvě nohy nahradil motýl delfínů. Od té doby došlo v této ploutvi k několika pokrokům, aby byla ještě delfínovitější.
"Vypadá to jako ocas potápěčských savců, jako jsou velryby, delfíni atd., Protože poskytuje velmi účinný způsob přenosu energie z vašich svalů do vpřed do vody." Proto to příroda přijala, “řekl Stephan Whelan, tvůrce online potápěčské komunity DeeperBlue.com.
Ostatní ploutve kopírují hrboly nebo hlízy, hrbáčky mají na ploutvích, což snižuje odpor a zlepšuje manévrovatelnost.
"Byly použity ve větrných mlýnech, fanoušcích, spoileri závodních aut McLaren." Britská společnost Zipp je použila na jízdních kolech. Letadla, samozřejmě. Speedo vytvořil výcvikovou ploutev s názvem Nemesis, “říká Frank Fish, biolog na University of West Chester v Pensylvánii, který vyvinul řadu biomimetických produktů - aplikací inspirovaných fyziologií zvířat - včetně tuberkulí inspirovaných keporkaků. Existují nové neoprénové obleky, které kopírovaly překrývající se zubní chrupavky pokožky žraloků, aby se snížil odpor, a brýle, které kopírují, jak ryby a některé květiny zachycují vodu a vytvářejí jasnější pohled.
Některé úpravy zvířat však nejsou napodobitelné. John Davenport, mořský biolog na University College Cork v Irsku, se snažil zjistit, jak a proč jsou trachie kožených mořských želv, které se postupně propadají, když se zvířata hlouběji potápí, staví tak, jak jsou. Strukturu nazývá „v podstatě alternativní, 140 milionů let stará evoluce“ respirační struktury mořských savců. Řekl však: „Obávám se, že nevidím zřejmé použití tracheální struktury kůže zpět v lidském potápění.“
Kopírování zhroucených plic delfínů a velryb se také jeví jako neplodné; lidské plíce jsou lepkavé a po zhroucení se nedají znovu snadno nafouknout.
Ale to by mohl být další, možná ještě cennější způsob, jak bychom mohli napodobit anatomii mořských savců.
Reidenberg stále hledá finanční prostředky na sledování potápěčského zařízení zabraňujícího ohybu, ale mezitím se již začala učit od plic zvířat. V nové spolupráci se spojila s dalšími vědci, aby zmapovala cévní systém velryby plodu ve snaze zjistit, jak plíce velryby mění jejich elasticitu a jak to můžeme aplikovat na zvracení plicních chorob, jako je emfyzém u lidí.
U mořských savců je to ještě jeden způsob, který by nám mohl pomoci najít způsob, jak snadněji dýchat - ve vodě a na souši.
