Хотя природа, кажется, борется к совершенному балансу формы и функции, она не всегда достигает его. Иногда существует серьезное основание: новое исследование предполагает, что, если человеческие легкие были разработаны для оптимального выполнения их самой важной задачи – обмена кислорода и двуокиси углерода между кровью и воздухом – они будут подвержены бедствию.Газовый обмен является смыслом существования легкого.
Это требует ценности на несколько квадратных километров мембран, связанных в крошечные мешочки и собранных в человеческое туловище. Для достижения крошечных мешочков, названных альвеолами, где газовый обмен имеет место, воздух должен течь через серию труб еще меньшего размера, названных бронхиолами.Несмотря на то, что необходимо для введения воздуха бронхиолы занимают место в легких, которые могли иначе использоваться для газового обмена. Лучший дизайн легкого по-видимому установил бы совершенное равновесие между потребностью иметь бронхиолы, достаточно широкие для уменьшения трения воздушного потока при оставлении максимального объема доступным для альвеол.
Неожиданно, это не то, что происходит в наших легких, Бернарде Сэповэле из Политехнической школы в Палезо, Франция, и его коллеги сообщают в выпуске 12 февраля Природы. Наши бронхиолы более широки, чем они должны минимизировать сопротивление, и бригада Сэповэла думает, что они знают почему: безопасность.
Вычисления исследователей показывают, что, если бы легкие были оптимизированы для газового обмена, даже незначительное сжатие бронхиолы чрезвычайно увеличило бы сопротивление воздушному потоку – который мог означать различие между легкой ингаляцией и задыхающийся как астматик. Астма, фактически, является главным примером того, почему немного избыточного объема не причиняет боль; во время астматического нападения бронхиолы сжимают, делая дышащий effortful. Если бы наши бронхиолы начались более узкий, то та же сумма сжатия сделала бы дыхание почти невозможным.Если оптимальный дизайн для газового обмена имеет опасный побочный эффект, говорит Хироко Китаока из университета Осаки в Осаке, Япония, возможно Savopal и количественный подход его коллеги могут найти лучший компромисс.
Может случиться так, что природа уже нашла его. Как Сэповэл говорит, «наши легкие основаны на безопасной стороне».