Пердёж вомбатов: уникальная пищеварительная система производителя кубических экскрементов
Вомбаты — единственные животные в мире, производящие кубические фекалии: феномен, который учёные полностью объяснили лишь в 2021 году. Их пищеварительная система является экстремальным решением для суровых австралийских кустарниковых зарослей: медленная, тщательная и высокоэффективная. Побочный продукт всего этого — кишечные газы — является выражением одного из наиболее необычных процессов ферментации в животном царстве.
Кубические экскременты: анатомия загадки
Фекалии вомбатов имеют кубическую форму — факт, который долгое время воспринимался как зоологическая диковинка, пока в 2021 году исследователи из Технологического института Джорджии не нашли объяснение. Последние 8% кишечника вомбата обладают неравномерной эластичностью: одни участки кишечной стенки жёстче других. Эта разница в эластичности стенок механически придаёт фекалиям кубообразную форму — механизм, уникальный во всём животном царстве. Исследовательская группа получила Шнобелевскую премию по физике 2019 года за своё открытие (за исследование, которое «сначала заставляет смеяться, а затем — задуматься»). Функциональное значение: кубические экскременты не катятся — вомбаты используют их для маркировки территории на камнях и пнях, и стабильная форма позволяет меткам оставаться на месте.
Медленное пищеварение, интенсивная ферментация
Вомбаты питаются преимущественно жёсткой, бедной питательными веществами травой, корнями и корой — пищей, которую большинство животных едва способно переварить. Их пищеварительная система компенсирует низкую питательную ценность экстремально долгим временем пребывания пищи в кишечнике: еда проводит в пищеварительном тракте вомбата до 22 дней — по сравнению с 24–72 часами у людей. Столь длительное время удержания идеально для ферментации: кишечные бактерии имеют максимальное время для расщепления целлюлозы и производства короткоцепочечных жирных кислот. Это генерирует значительное количество кишечного газа — преимущественно CO₂, метана и водорода. Вомбаты на самом деле пердят довольно много, даже с учётом своих размеров. Взрослый вомбат весит от 20 до 35 кг и производит от 80 до 100 фекальных гранул за ночь — показатель интенсивности ферментации.
Кишечный микробиом: специалисты по жёсткому корму
Кишечный микробиом вомбата адаптирован к бедной питательными веществами австралийской растительности и существенно отличается от микробиома родственных сумчатых, таких как кенгуру. Доминирующие бактериальные штаммы специализируются на разложении целлюлозы — аналогично жвачным животным, но с иным филогенетическим составом. Показательно сравнение с коалами: оба вида живут на бедных питательными веществами австралийских растениях, но используют разные стратегии пищеварения. У коал также есть чрезвычайно длинная слепая кишка для ферментации, и они производят мягкие «паповые» фекалии для передачи кишечного микробиома детёнышам. У вомбатов эта стадия отсутствует — их детёныши развивают собственный микробиом. Производство метана вомбатами относительно массы тела ниже, чем у крупного рогатого скота, но выше, чем у большинства мелких млекопитающих.
Вомбаты в исследованиях: чему нас учит их кишечник
Пищеварительная система вомбата является предметом серьёзных биомедицинских исследований и исследований в области материаловедения. Механизм образования кубических экскрементов — неравномерная эластичность стенок как принцип формообразования — может быть актуален для производства кубических объектов в промышленности: обычные методы используют внешние формы, тогда как вомбаты используют внутренние свойства стенок. В гастроэнтерологии перистальтика кишечника вомбата изучается как модель для понимания замедленного кишечного транзита. Их экстремальная толерантность к сухой, богатой клетчаткой пище делает вомбатов модельным организмом для исследований воспалительных заболеваний кишечника у людей, где толерантность к клетчатке играет важную роль.
Знаете ли вы?
- Вомбаты — единственные животные, производящие кубические экскременты: это объясняется неравномерной эластичностью стенок кишечника.
- Пища проводит в пищеварительном тракте вомбата до 22 дней — более чем в десять раз дольше, чем у человека.
- Исследователи из Технологического института Джорджии получили Шнобелевскую премию по физике 2019 года за объяснение кубических экскрементов вомбата.
- Вомбаты используют кубическую форму своих экскрементов для создания устойчивых территориальных меток на камнях и пнях.
Интересный факт
Во время катастрофических лесных пожаров в Австралии 2019–2020 годов в сети распространились вирусные сообщения о том, что вомбаты якобы «загоняли» других животных в свои норы для спасения. Хотя эти сообщения были преувеличены, одно утверждение верно: норы вомбатов (длиной до 30 метров и глубиной до 2 метров) действительно служат укрытием для других животных во время пожаров. Сами вомбаты переживают лесные пожары удивительно хорошо — их укреплённый зад (состоящий из хряща и жира) даже служит защитной пробкой против хищников, пытающихся проникнуть в нору.
Источники
- Yang, P.J. et al. (2021). How do wombats make cubed poo? Soft Matter.
- Taggart, D.A. et al. (2008). Marsupial digestive physiology. Australian Journal of Zoology.
- Barboza, P.S. & Hume, I.D. (1992). Digestive tract morphology and fermentation in wombats. Physiological Zoology.