Delfiinien ja hammasvalaiden arkkujen sisällä on anatominen mysteeri: pienten, matoja muistuttavien verisuonten sokkelo, nimeltään "rintakehä", jonka tarkoitus on pitkään hämmentynyt tutkijoita. Joy Reidenberg, Mount Sinaiin Icahnin lääketieteellisen koulun anatomisti, luulee selvittäneensä, mihin se on tarkoitettu. Jos hänellä on oikeus, se voisi pitää avainta laitteen kehittämiseen, joka kykenee estämään tappavan tilan, jota kaikki sukeltajat pelkäävät: taipumukset.
Reidenberg on yksi monista tutkijoista, joiden työ on kaventumassa siitä, kuinka merilajit onnistuvat sukeltamaan valtamereiden syvyyksiin ja palaamaan turvallisesti niistä. Ja delfiinien, valaiden, kilpikonnien ja kalojen anatomian kasvava ymmärtäminen tuo unelmia ihmisten sukeltajien sukeltamisesta syvemmälle, nopeammin ja turvallisemmin hieman lähemmäksi todellisuutta.
Reidenberg tutki kymmenen kuolleita delfiinejä ja pyöriäisiä, jotka oli jätetty rantaan, jäljittääkseen salaperäisten verisuonten ja muiden eläinten anatomioiden väliset yhteydet. Hän löysi verkon, jonka hän epäilee toimivan eräänlaisena kaasujen "kolikoiden lajittelijana". Pyytämällä ansastamaan sukeltajien muodostuneita typpikuplia pyydystämällä niitä pienempiin ja pienempiin astioihin. Tämä puolestaan estää heitä pääsemästä niveliin ja estämästä elinten verenkiertoa, mikä voi aiheuttaa tappavan dekompressiosairauden, nimeltään mutkia.
Hänen on vielä testattava tämä teoria täysin, mutta muut tuoreet tutkimukset näyttävät antavan uskoa hänen ajatukselleen. Espanjassa sijaitsevan Woods Hole Oceanographic Institutionin ja Fundacion Oceanograficin tutkijoiden huhtikuussa julkaistussa tutkimuksessa todettiin, että merinisäkkäiden keuhkot puristuvat paineen alla siten, että typpikuplat pysyvät poissa verenkierrosta.
Ihmisissä se on erilainen. Kun sukellat syvemmälle, kasvava paine saa hengitetyn ilman typen liukenemaan vereen. Nouse liian nopeasti ja typpi ei liukene muodostaen kaasukuplia verenkiertoon, missä ne laajenevat ja voivat juuttua niveliin ja elintärkeisiin elimiin. Ilman merinisäkkäiden sopeutumista sukeltajien on noustava hitaasti, usein tauolla, tämän ongelman välttämiseksi. Tämä antaa typpikuplien ajan kulkeutua asteittain verestä keuhkoihin, joissa ne voidaan hengittää pintaan - tapa, jolla varovaisesti avaat soodakannen varovasti paineen alla kerääntyneiden kaasujen vapauttamiseksi.
Testaaakseen teoriaaan reten toiminnasta Reidenberg pumppaisi väliaineen kaltaisen liuoksen delfiinirunkojen läpi ja laittaisi ruhon uudelleenkompressiokammion sisään, joka oli asetettu CT-skanneriin. Kun hän nostaa painetta sukelluksen simuloimiseksi, nesteessä olevat kaasut liukenevat verenkiertoon. Sitten, kun typpi alkaa muodostua uudelleen "mikrokuplina" simuloidun nousun aikana, rintakehä siphoi ne - toivottavasti - pitämään ne pois pitämään niitä elintärkeistä elimistä, kunnes ne pääsevät suoneisiin, jotka johtavat keuhkojen uloshengittämiseen pinnalla .
"Kun ne saapuvat lähemmäksi pintaa, kuplat irtoavat ja keuhkot pystyisivät laajenemaan uudelleen ja kuplat pumpautuvat lopulta keuhkoihin", Reidenberg sanoo. Rete toimisi eräänlaisena ohituspiireinä ylimääräisen kaasun saaliiksi.
Kuolleen siittiävalaan kylkiluusta löydetty pallomainen leesio, jonka todennäköisesti aiheuttaa typpikuplien hattu, joka muodostui, kun valas nousi liian nopeasti korkeapaineisilta syvyyksiltä. (Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution) Jos tämä reten toiminto osoitetaan, ihmisten sukeltajien riskejä ja odotusaikaa voitaisiin vähentää luomalla käytännössä ulkoinen rete ihmisille. Mahdollisuudet ovat merkittävät: Kuvittele Navy SEAL-sukeltajia tekemässä peiteltyä toimintaa, Reidenberg sanoo. ”Viimeinen asia, jonka haluat, on, että he istuvat ankkoja muutaman metrin päässä pinnasta odottaen viimeisimmässä purkupysähdyksessä, joka on pisin pysäkki. Nykyään he saattavat luopua tästä pysähdyksestä, pinta-ala nopeammin ja vaarassa saada mutkia. "
Mutta jos heillä olisi selkänsä päässä oleva laite, joka olisi kiinnitetty verenkiertojärjestelmäänsä ihon pinnan lähellä olevan verisuonen kautta, sukellus olisi nopeampaa ja turvallisempaa - sekä terveydestä että sotilaallisesta näkökulmasta. Se olisi aluksi iso, mutta Reidenberg sanoo, että vain IV-järjestelmä, johon sairaalapotilaat voidaan kiinnittää.
Kaikki eivät ole vakuuttuneita tällaisen laitteen tulevaisuudesta. "Ihmiset ovat katsoneet sukelluseläimiä vuosikymmenien ajan ihmetteleen kuinka ne selviävät syvyydestä ja paineesta", sanoo Laurens Howle, Duke Universityn mekaaninen insinööri, joka on työskennellyt mallintaa mutkien vakavuutta erilaisissa tilanteissa. Hänen mukaansa Reidenbergin teoriat retestä ovat mielenkiintoisia ja "voisi olla kyse", mutta hän totesi, että ero merinisäkkäiden ja maanpäällisten välillä on siinä, että he ottavat yhden hengityksen pinnalla ennen sukellusta. Sillä välin hengitämme jatkuvasti ilma-säiliöiden kautta, mikä tarkoittaa, että meillä on enemmän typpeä saatavana kuplien muodostamiseksi.
Mitä iso tilalle alkulähteelle? "Joo, en tiedä, että haluaisin kokeilla sitä", Howle sanoo.
Mielenkiintoista on, että merinisäkkäät eivät aina ole onnistuneita välttämään mutkia. Tuoreet valaan luurankoja koskevat tutkimukset ovat paljastaneet, että jopa valaat voivat saada taipumuksille ominaisia luuvaurioita. Odottamattomien stressitekijöiden, kuten luotaimen, uskotaan olevan pääsyyttelijä, joka järkyttää eläimiä nopeuttamaan pintaa kohti, aiheuttaen eläimille dekompression liian nopeasti.
Taivutuksen vastaiset ideat eivät ole ainoita asioita, jotka voimme oppia tällaisilta eläimiltä suunnitellessamme seuraavan sukupolven sukellustekniikkaa. Yksi suurimmista merinisäkkäiden inspiroimista edistysaskeleista on delfiinianatomiaan perustuvat räpylät. “Monofin” on ollut olemassa jo 1970-luvulta lähtien ja on vähentänyt sukellusaikoja ilmaisille sukeltajille korvaamalla hankalat kaksi jalkaamme delfiinimaisella fluksilla. Siitä lähtien siinä evässä on tehty useita edistysaskeleita, jotta siitä olisi tehty vieläkin delfiinimäinen.
”Se näyttää aivan kuin sukeltavien nisäkkäiden, kuten valaiden, delfiinien, häntä, koska se tarjoaa erittäin tehokkaan tavan siirtää voimasi lihaksistasi eteenpäin työntyvään veteen. Siksi miksi luonto on omaksunut sen ”, kertoi verkossa toimivan sukellusyhteisön DeeperBlue.com luoja Stephan Whelan.
Muut evät kopioivat kohoumia tai tuberklejä, kypäräkappaleita, jotka vähentävät vetämistä ja parantavat ohjattavuutta.
”Niitä on käytetty tuulimyllyissä, puhaltimissa, McLarenin kilpa-auton spoilereissa. Ison-Britannian yritys Zipp käytti niitä pyöräpyörillä. Lentokoneet, tietysti. Speedo tuotti Nemesis-nimisen harjoitusevän ”, sanoo Pennsylvanian West Chesterin yliopiston biologi Frank Fish, joka on kehittänyt useita biomimeettisiä tuotteita - eläinten fysiologian inspiroimia sovelluksia - mukaan lukien kypärä-innoittamat tuberkulot. On uusia märkäpuvuja, jotka ovat kopioineet hain ihon päällekkäisiä hammasmaisia hampaita vähentääksesi vetäytymistä, ja suojalaseja, jotka kopioivat kuinka kalat ja jotkut kukat vangitsevat vettä selkeämmän kuvan luomiseksi.
Jotkut eläinten mukautukset eivät kuitenkaan ole jäljitettävissä. John Davenport, Irlannin University College Corkin meribiologi, on selvittänyt, kuinka ja miksi nahkaisten merikilpikonnien trachiat, jotka vähitellen romahtavat eläinten sukellessa syvemmälle, rakennetaan sellaisena kuin ne ovat. Hän kutsuu rakennetta "pohjimmiltaan vaihtoehtoiseksi, 140 miljoonan vuoden ikäiseksi evoluutioksi" merinisäkkäiden hengitysrakenteelle. Mutta hän sanoi: "Pelkään, etten näe nahkapäällysteisen henkitorven rakenteen ilmeistä käyttöä ihmisen sukelluksessa."
Myös delfiinien ja valaiden romahtavien keuhkojen kopiointi vaikuttaa hedelmättömältä; ihmisen keuhkot ovat tahmeita, eivätkä ne täyty uudelleen helposti, kun ne ovat romahtaneet.
Mutta se voisi olla toinen, ehkä jopa arvokkaampi tapa, jolla voimme matkia merinisäkkäiden anatomiaa.
Reidenberg etsii edelleen rahoitusta mutkien estävän sukelluslaitteen etsimiseksi, mutta sillä välin hän on jo alkanut yrittää oppia eläinten keuhkoista. Uudessa yhteistyössä hän on ryhtynyt yhdessä muiden tutkijoiden kanssa kartoittamaan sikiönvalan verisuonijärjestelmää pyrkiessään selvittämään, kuinka valaan keuhkot muuttavat kimmoisuuttaan ja kuinka voimme soveltaa sitä ihmisten keuhkosairauksien, kuten emfyseeman, kääntämiseen.
Se on vielä yksi tapa merinisäkkäissä, mikä saattaa auttaa meitä löytämään tavan hengittää helpommin - vedessä ja maalla.
