Mũi mèo có chức năng giống như cỗ máy phân tích hóa học công nghệ cao

Các nhà nghiên cứu tạo ra mô hình máy tính 3D của mũi mèo

Mũi mèo có chức năng giống như máy phân tích hóa học công nghệ cao

Fermin Koop

 Ngày 30 tháng 6 năm 2023

Ảnh: Wikipedia Commons.

Con mèo cuối cùng đã ra khỏi túi. Các nhà khoa học đã giải mã được mật mã đằng sau khả năng ấn tượng của mèo trong việc đánh hơi mùi thức ăn, bạn bè và kẻ thù. Một mô phỏng máy tính cho thấy các cấu trúc mũi liên quan đến khứu giác của chúng hoạt động giống như máy sắc ký khí cuộn song song - thiết bị phòng thí nghiệm có độ nhạy cao được sử dụng để phân tích thành phần hóa học của các chất.

Cho đến nay, cơ chế phức tạp giúp mũi của động vật có vú phát hiện mùi vẫn còn khó nắm bắt. Trong khi các nghiên cứu trước đây gợi ý về sự giống nhau giữa mũi và thiết bị sắc ký khí về khả năng phát hiện mùi qua không khí hít vào, thì sự tương đồng cụ thể vẫn chưa rõ ràng.

Theo nhóm nghiên cứu, sự thay đổi tiến hóa trong cấu trúc mũi của mèo, do đầu nhỏ của chúng điều khiển, đã tạo ra một hệ thống đường thở như mê cung không chỉ phù hợp mà còn giúp mèo thích nghi với các môi trường đa dạng.

Kai Zhao, tác giả nghiên cứu và giáo sư tai mũi họng tại Đại học Y khoa bang Ohio, cho biết trong một tuyên bố truyền thông: “Đó là một thiết kế tốt nếu bạn nghĩ về nó”.

Chiếc mũi ấn tượng của mèo

Zhao và nhóm của ông trước đây đã phát triển mô hình mũi chuột và mũi người để kiểm tra mô hình luồng không khí. Nhưng lần này họ đã vượt qua chính mình, tạo ra một mô hình mũi mèo có độ chi tiết cao không giống bất cứ thứ gì được trình bày cho đến nay. Bước đột phá này đạt được nhờ quét micro-CT hộp sọ của mèo, cho phép xác định các loại mô trong khoang mũi của mèo.

Ông cho biết trong một tuyên bố: “Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để phát triển mô hình và phân tích phức tạp hơn để hiểu được lợi ích chức năng mà cấu trúc này mang lại”.

“Mũi mèo có lẽ có mức độ phức tạp tương tự như mũi chó và nó phức tạp hơn mũi của loài gặm nhấm – và điều đó đặt ra câu hỏi – tại sao mũi lại tiến hóa phức tạp đến vậy?”

Câu trả lời được phát hiện thông qua mô phỏng hô hấp trên máy tính. Zhao và nhóm của ông đã quan sát thấy hai vùng luồng không khí riêng biệt. Vùng đầu tiên bao gồm không khí hô hấp được lọc và phân tán dần dần qua vòm miệng trước khi đến phổi. Tuy nhiên, vùng thứ hai đi qua một lối đi trung tâm và đến vùng khứu giác ở phía sau khoang mũi.

Mô phỏng cho thấy một phát hiện hấp dẫn khác: không khí hướng tới vùng khứu giác sau đó được tuần hoàn qua các kênh song song khi đến nơi.

Phát hiện bất ngờ này khiến Zhao ngạc nhiên. Ông nói: “Giống như khi bạn hít một hơi và không khí nhanh chóng quay trở lại đó, trải qua quá trình xử lý trong một khoảng thời gian kéo dài đáng kể”.

Các nhà nghiên cứu là những người đầu tiên định lượng sự khác biệt về hiệu quả trong sắc ký khí giữa động vật có vú và các loài khác. Họ ước tính rằng mũi của mèo có khả năng phát hiện mùi hiệu quả hơn 100 lần so với mũi thẳng giống lưỡng cư trong hộp sọ có kích thước tương tự.

Tất cả chúng ta đều nghi ngờ rằng mèo có chiếc mũi thực sự ấn tượng và bây giờ điều này đã xác nhận điều đó.

“Chúng ta biết rất nhiều về thị giác và thính giác nhưng lại không biết nhiều về mũi. Công việc này có thể giúp hiểu rõ hơn về con đường tiến hóa đằng sau các cấu trúc mũi khác nhau và mục đích chức năng mà chúng phục vụ”, Zhao nói.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Sinh học tính toán PLOS.

Võ Văn Sự dịch từ: Fermin Koop. June 30, 2023Cat noses function just like high-tech chemical analyzers https://www.zmescience.com/ecology/cat-noses-function-just-like-high-tech-chemical-analyzers/