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软物质和液体

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生物物理学家竭尽全力揭示袋熊为何具有立方体形状的便便

28 Nov 2018
袋熊大便
阻止:立方体形的袋熊掉落。 (礼貌:CC BY-SA 3.0 /BjørnChristianTørrissen)

袋熊是唯一已知会产生粪便的动物,现在,一组科学家声称已经弄清了原因。该团队位于美国和澳大利亚,认为在袋熊的最后一部分中,组织具有独特的弹性。’小肠扩张时会导致器官的横截面变得大致呈正方形。除了解决长期存在的生物奥秘之外,这项研究还可能导致立方结构的新制造技术。

袋熊是澳大利亚有袋动物,主要生活在该国的东南部和塔斯马尼亚州。众所周知,这三种袋熊都会产生相当均匀的立方体状粪便,但是生物学家们并不立即知道它们是如何做到的。

塑造肌肉还是肛门?

过去的理论表明,袋熊可能有方形的肛门,它们的骨盆在粪便通过时会压缩粪便,而肠道肌肉的阻滞可能会使粪便变成立方体。但是,根据最新研究的作者的说法,这些假设都是推测性的,尚未经过研究。

为了学习 帕特里夏·杨 在佐治亚理工学院和她的同事们检查了两个裸鼻或普通袋熊的肠道(熊熊)在塔斯马尼亚州被汽车撞死后被安乐死。

“使我着迷的第一件事是,我从未在生物学上见过如此怪异的东西。那是个谜,” said 杨. “I didn’甚至一开始都不相信这是真的。我在Google上搜索了一下,看到了很多有关立方形袋熊粪便的信息,但我对此表示怀疑。”

对于研究人员来说幸运的是,死去的袋熊’肠子里充满了粪便。他们发现,在最后150厘米(即25%)的肠道中,粪便的尺寸非常一致,并且比肠内更高的地方更坚固。但是,当团队仔细观察最后50厘米(即8%)的肠子的粪便时,他们发现它有尖角。这导致他们得出结论,在肠道的最后部分形成了立方体形状,因此他们对其性能进行了进一步的测试。

峰值应变

当他们用小气球向肠道的最后一部分充气时,他们发现其应变-或弹性-在肠道周围变化。三个区域的平均峰值应变为75%,而两个区域的平均峰值应变仅为25%。为了进行比较,他们检查了猪的肠道,发现平均峰值应变在其周长相当一致,为53%。

研究人员说,这种应变的变化有助于将粪便塑造成立方体,高应变的区域产生角,而低应变的区域对应于侧面。

但是,要生产一个立方体,需要四个高应变区域和四个低应变区域,它们分别只发现了三个和两个。根据研究人员的说法,这种差异的最可能解释是气球没有充分拉伸组织。气球能够将肠膨胀到8厘米的圆周,而他们发现的一些粪便会将组织拉伸到9.6厘米。他们解释说,通过进一步拉伸,您可能会发现更多的峰值应变。

软组织

杨说,袋熊使用的新颖立方体生产方法可以应用于立方体物体的制造。“目前,我们只有两种制造立方体的方法:将其模制或切割。现在我们有了第三种方法,” she explains. “将其应用于制造过程将是一种很酷的方法-如何用软纸巾制成立方体。”

但是,当然,最大的问题是袋熊为什么会产生立方体形的便便?有一些争论,但是 斯科特·卡佛参与这项研究的塔斯马尼亚大学生态学家 物理世界,“通常的看法是,当它们以化学通讯的形式存放在其房屋范围内的著名地标(如原木,岩石,小土墩)上或其附近时,它有助于堆叠而不会滚动。”

介绍了她的发现 在美国物理学会’本月初在亚特兰大举行的流体动力学第71届年会。

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