Chú mèo sử dụng mũi như các bộ phân tích hóa học hiện đại

Con mèo cuối cùng đã ra khỏi túi. Các nhà khoa học đã giải mã đằng sau khả năng tuyệt vời của mèo để đánh hơi thức ăn, bạn bè và kẻ thù. Mô phỏng trên máy tính cho thấy cấu trúc mũi liên quan đến khứu giác của chúng hoạt động giống như máy sắc ký khí cuộn dây 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, các cơ chế phức tạp mà mũi của động vật có vú phát hiện mùi vẫn còn khó nắm bắt. Mặc dù các nghiên cứu trước đây cho thấy sự tương đồng giữa mũi và sắc ký khí về khả năng phát hiện mùi qua không khí hít vào, nhưng những điểm tương đồng cụ thể vẫn chưa rõ ràng.

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

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

Mũi mèo tuyệt vời

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

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

“Mũi của một con mèo có thể có cùng mức độ phức tạp như của một con chó, và nó phức tạp hơn của một con chuột – và nó đặt ra câu hỏi – tại sao mũi lại tiến hóa để trở nên phức tạp như vậy?”

Câu trả lời đã được tìm thấy thông qua mô phỏng hơi thở 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 hít thở trải qua quá trình lọc và dần dần lan qua vòm miệng trước khi đến phổi. Tuy nhiên, vùng thứ hai đi qua lối đi trung tâm và đến khu vực khứu giác ở phía sau khoang mũi.

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

Phát hiện bất ngờ này đã khiến Zhao ngạc nhiên, ông nói: “Giống như bạn ngửi thấy, và không khí nhanh chóng tỏa ra ở đó, trải qua quá trình xử lý khá lâu.”

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

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

“Chúng ta biết nhiều về thị giác và thính giác, nhưng 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 PLOS Computational Biology.