Ученые создали точную модель обонятельных структур домашней кошки, включающую в себя множество плотно прилегающих друг к другу извитых трубочек. Оказалось, поток воздуха в них позволяет эффективно разделять и анализировать пахучие вещества, так что нос кошек работает по принципу газового хроматографа и даже может помочь улучшить этот прибор.
Обоняние играет огромную роль в жизни млекопитающих. С его помощью они выслеживают добычу, скрываются от хищников, находят себе партнеров для спаривания и в целом ориентируются в пространстве. Это касается и домашних любимцев — кошек и собак, которые значительно лучше различают запахи, чем их хозяева.
При этом мы по-прежнему намного больше знаем о зрении и слухе, чем о довольно сложно устроенном обонянии, как и его роли в жизни человека и животных.
Авторы новой статьи в PLoS Computational Biology решили выяснить, в чем секрет чувствительности носа домашней кошки. Ранее они изучили строение обонятельных структур у крысы и человека, а теперь взялись за вопрос посложнее. Для того чтобы создать точную 3D-модель органа, они использовали данные микрокомпьютерной томографии высокого разрешения и серии гистологических срезов.
Далее ученые «пустили» поток воздуха в модели кошачьего носа при помощи компьютера. Оказалось, что проводящие воздух структуры в носу кошки устроены очень замысловато. Это множество плотно упакованных изогнутых костных трубочек, благодаря которым входящий в нос воздух разделяется на два потока.
Один проходит выше и непосредственно поступает к чувствительным клеткам обонятельного эпителия. Это обеспечивает получение быстрого сигнала о запахах. Второй поток воздуха сперва проходит подготовку: очищается от примесей и увлажняется, и лишь затем поступает дальше.
Но самое удивительное — рециркуляция воздуха в кошачьей голове. После прямого переноса к обонятельным клеткам поток воздуха как бы возвращается назад, после чего происходит его более длительный и обстоятельный анализ.
В целом это напоминает устройство прибора, используемого в аналитической химии, — газового хроматографа. Его применяют для разделения и химического анализа веществ, которые могут переходить в газообразную фазу без разрушения. Подобную конструкцию имеет, например, и чрезвычайно длинный нос крокодилов — однако кошки явно выигрывают у них в компактности.
По оценкам авторов, строение носа кошки в 100 раз эффективнее для анализа запахов, чем прямой «воздуховод», как у земноводных. Ученые считают, что современные газовые хроматографы можно усовершенствовать, вдохновляясь «изобретением», которым эволюция снабдила кошек.