In apparenza, un piccione e un alligatore difficilmente potrebbero sembrare più diversi. Mentre il piccione è una creatura volante e coperta di piume che becca il cibo con un becco senza denti, un alligatore è un predatore anfibio e corazzato che schiaccia la sua preda in mascelle costellate di denti conici. Nonostante le forme disparate, tuttavia, sono uniti da un antenato comune. Sia il piccione che l'alligatore sono archosauri, il gruppo di "rettili dominanti" che comprende anche pterosauri, dinosauri non aviari e una miriade di forme correlate che sono morte decine di milioni di anni fa. Gli archosauri che esistono oggi sono solo una frazione delle diverse forme che una volta esistevano, ma un nuovo articolo sulla rivista Science sottolinea che condividono alcune somiglianze profonde sotto la loro pelle.
Mentre inspiro ed espiro mentre scrivo questo post, l'aria entra nel mio corpo attraverso il mio naso, viaggia nel "vicolo cieco" dei miei polmoni e quindi viene espirata dopo che l'ossigeno è stato assorbito. Non così negli uccelli. Gli uccelli hanno un sistema respiratorio più efficiente adattato al flusso d'aria unidirezionale o, in altre parole, l'aria si muove in una direzione attraverso il sistema dell'uccello in una sorta di circuito. E, a quanto pare, gli alligatori possono respirare allo stesso modo.
Gli scienziati sanno da tempo che gli uccelli respirano in modo diverso rispetto ai mammiferi. Ciò che è stato più difficile da determinare è come respirano gli alligatori. C'era stato qualche suggerimento che gli alligatori potessero respirare anche attraverso il flusso d'aria unidirezionale, ma nessuno aveva dimostrato in modo conclusivo che era così. Per verificare l'ipotesi, CG Farmer e Kent Sanders posizionarono i sensori in due parti dei passaggi respiratori di quattro alligatori morti, ventilarono artificialmente i polmoni e osservarono come si muoveva l'aria.
I risultati suggerirono che il flusso d'aria all'interno del corpo dell'alligatore fosse in grado di muoversi in modo unidirezionale lungo un circuito di percorsi, ma avrebbero effettivamente respirare in quel modo mentre erano in vita? Per scoprire gli scienziati hanno posizionato i dispositivi di misurazione del flusso d'aria in sei alligatori viventi. Hanno scoperto che il flusso d'aria nel sistema respiratorio dell'alligatore è continuato attraverso la transizione tra ispirazione (nuova aria che entra) e espirazione (vecchia aria che esce). L'aria continuava a muoversi attraverso il sistema durante entrambe le fasi, suggerendo di nuovo che gli alligatori stavano respirando attraverso il flusso d'aria unidirezionale.
Il modo in cui gli alligatori sono in grado di farlo non è ancora compreso, ma la scoperta di poter respirare come uccelli potrebbe fornire indizi su alcuni eventi importanti nella storia della vita sulla terra. Se gli alligatori viventi e i dinosauri teropodi viventi che chiamiamo uccelli condividono entrambi questo meccanismo fisiologico, è possibile che anche l'ultimo antenato comune dei dinosauri e degli alligatori sia stato un respiro unidirezionale. Se questo è corretto, la respirazione unidirezionale si è evoluta nei primi archosauri oltre 230 milioni di anni fa sulla scia della peggiore estinzione di massa nella storia di questo pianeta.
La fine del periodo Permiano, 251 milioni di anni fa, fu segnata dall'estinzione di fino al 96 percento degli animali che vivevano nei mari e oltre il 70 percento di quelli che vivevano sulla terra. Tra i sopravvissuti c'erano i primi arcosauri (o i loro vicini antenati), e se avessero avuto un respiro unidirezionale avrebbe potuto dare loro un vantaggio. La respirazione unidirezionale è un modo più efficiente per ottenere ossigeno dall'aria rispetto al modo in cui respiriamo, e se l'estinzione di massa permiana fosse innescata da importanti cambiamenti nell'atmosfera come sospettano gli scienziati, come l'esaurimento dell'ossigeno, gli archosauri potrebbero essere migliori in grado di sopravvivere rispetto ai primi parenti dei mammiferi che vivevano a fianco. Questa ipotesi richiede ulteriori prove, ma se corretti gli inizi della dominazione dell'archosauro avrebbero potuto tutti scendere a una differenza nella respirazione.
Farmer, C., & Sanders, K. (2010). Flusso d'aria unidirezionale nei polmoni della scienza degli alligatori, 327 (5963), 338-340 DOI: 10.1126 / scienza.1180219
