Язик впливає на те, як жують риби та ссавці

Нове дослідження Університету Брауна показує, що риби та ссавці жують по-різному. Риби використовують м’язи язика, щоб відсунути їжу назад, тоді як ссавці використовують м’язи мови, щоб розташувати їжу для подрібнення. Вважається, що еволюційна розбіжність сталася з земноводними, хоча необхідні подальші дослідження, щоб визначити, які види та коли. Результати опубліковані в Інтегративній та порівняльній біології.

Еволюція дала свої сліди - великі та малі - у незліченних моделях життя. Нові дослідження Університету Брауна показують, що жування теж розвинулося.

Дослідники розглядали м’язи, які контролюють рух щелепи та язика у риб та ссавців. Вони дізналися, що риби використовують м'язи язика головним чином для направлення їжі далі в рот для переробки, ніби шматочок є предметом на конвеєрі. Ссавці використовують м’язи язика для позиціонування їжі, щоб м’язи щелепи могли найкраще використовувати зуби для пережовування їжі.

Стилі жування для різних цілей

Риби використовують м’язи язика для відкидання їжі назад, тоді як ссавці використовують м’язи язика, щоб розташувати їжу для подрібнення. Різниця в жуванні показує, що тварини змінили спосіб пережовування та перетравлення їжі і що еволюція, мабуть, зіграла свою роль.

"Цілком ясно, що всі ці тварини жують, але участь язика в жуванні відрізняється", - сказав Ніколай Конов, докторант Брауна та провідний автор дослідження, опублікований у журналі "Інтегративна та порівняльна біологія". "І це піднімає питання про те, чим займаються м’язи, пов’язані з язиком і щелепою".

У 2008 році та минулому році Конов та його колеги опублікували статті, що демонструють техніку жування лука, щуки та риби з крихітними зубчиками на язиках, таких як лосось та остеоглоссоморфи (риби з кістковими язиками). У деяких з цих видів дослідники показали, що жування починається з мови, розташованого у верхній частині рота. Потім риба вистрілює м’яз, який називається грудиноподібний, донизу, втягуючи язик всередину, перш ніж знову рухати його вперед і вгору, до вихідного положення у верхній пащі. Коли риба звернена вліво, жувальний цикл виглядає як еліпс, нахилений під кутом, а язик рухається за годинниковою стрілкою.

Висновки були підкріплені попередніми дослідженнями інших вчених, які показали однакову схему жування у інших риб, включаючи бічір (прісноводна риба в Африці), гар і, що важливо, легені, що, як вважають, представляє ранню стадію переходу деякі види - від виключно водних до наземних.

У цій роботі Конов та його команда вивчали, як під час жування діяли м’язи трьох ссавців: альпак, кіз та свиней. Вони оснастили кожного електродами, посадженими в м’язи щелепи та язика, щоб точно визначити активність кожного набору м’язів під час жування. Аналіз показав, що язики тварин тягнуться вперед і вгору, коли вони починають жувати, а потім падають назад або втягуються у вихідне положення. Поки тварини звернені вліво, язик простежує еліпс у напрямку проти годинникової стрілки для кожного циклу.

Різниця між жуванням риби та ссавців, ймовірно, існує не дарма, сказав Конов. У риб функція мови полягає у швидкій транспортуванні їжі в рот і через рот, де у багатьох видів додатковий набір (або набори) щелеп буде подрібнювати їжу. Крім того, язик переміщує кисневу воду через рот до зябер, допомагаючи рибам дихати.

"Ось чому ви хочете постійно рухатись язиком всередину", - пояснив Конов.

Натомість ссавці язиком встановлюють їжу в потрібному місці в роті, щоб максимально пережовувати їжу. Але навіть серед близькоспоріднених видів є дивовижна різниця: рослиноїдні тварини, такі як альпаки та кози, були менш координованими під час жування, ніж всеїдні тварини, представлені свинями. Тварини, що жують мишку, не були такими монотонно ритмічними при жуванні, як багато хто вважав би.

"Це дивовижна знахідка", - сказав Конов. "Ми вважаємо, що рослиноїдним потрібно, щоб болюс (м'яка маса пережованої їжі) знаходився в точному місці між кожним жуванням. Тож язик може постійно рухатись, щоб переконатися, що болюс знаходиться в потрібному місці між жуваннями".

Далі постало завдання з’ясувати, де, коли і з якими видами з’явилася розбіжність у жуванні. Попереднє дослідження бельгійського біолога Ентоні Херреля, який зараз базується в Національному музеї природи Д'Істуар в Парижі, показало, що ящірки стріляють язиком вперед і вгору, починаючи жувати, як і ссавці. Думається, що перехід, ймовірно, відбувся серед земноводних. Це має сенс, сказав Конов, і він планує далі розглянути жування амфібій. "Вони все ще замкнуті у воді для розмноження", - сказав він. "Але у вас є деякі, які стали цілком земними. І це наступний крок на еволюційних сходах".

Автори-автори включають Herrel; Каллум Росс з Чиказького університету; Сьюзен Вільямс з Університету Огайо; Ребекка Герман з Університету Джона Хопкінса; та Крістофер Санфорд та Кріс Гінтоф з Університету Хофстра.