Aan de oppervlakte kunnen een duif en een alligator nauwelijks meer anders lijken. Terwijl de duif een vliegend, met veren bedekt wezen is dat zijn voedsel pakt met een tandenloze snavel, is een alligator een amfibisch, gepantserd roofdier dat zijn prooi verplettert in kaken bezaaid met conische tanden. Ondanks de uiteenlopende vormen, zijn ze echter verbonden door een gemeenschappelijke afkomst. Zowel de duif als de alligator zijn archosauriërs, de groep "regerende reptielen" die ook pterosaurus, niet-aviaire dinosaurussen omvat, en een groot aantal verwante vormen die tientallen miljoenen jaren geleden zijn uitgestorven. De archosaurus die vandaag bestaat, is slechts een fractie van de verschillende vormen die ooit bestonden, maar een nieuw artikel in het tijdschrift Science onderstreept dat ze een aantal diepe overeenkomsten onder hun huid delen.
Terwijl ik in en uit adem tijdens het schrijven van deze post, komt lucht via mijn neus mijn lichaam binnen, stroomt naar beneden naar het "doodlopende uiteinde" van mijn longen en wordt vervolgens uitgeademd nadat de zuurstof is opgenomen. Niet zo bij vogels. Vogels hebben een efficiënter ademhalingssysteem dat is aangepast aan unidirectionele luchtstroom, of, met andere woorden, lucht beweegt in één richting door het systeem van de vogel in een soort circuit. En, zo blijkt, kunnen alligators op dezelfde manier ademen.
Wetenschappers weten al langer dat vogels op een andere manier ademen dan zoogdieren. Wat moeilijker te bepalen was, is hoe alligators ademen. Er was enige suggestie dat alligators ook zouden kunnen ademen via een unidirectionele luchtstroom, maar niemand had afdoende aangetoond dat dit het geval was. Om de hypothese te testen, plaatsten CG Farmer en Kent Sanders sensoren in twee delen van de luchtwegen van vier dode alligators, beademden de longen kunstmatig en keken hoe de lucht bewoog.
De resultaten suggereerden dat de luchtstroom in het lichaam van de alligator in staat was om in een richting langs een circuit van paden te bewegen, maar zouden ze daadwerkelijk zo ademen terwijl ze nog leven? Om erachter te komen plaatsten de wetenschappers luchtstroommetingen in zes levende alligators. Ze ontdekten dat de luchtstroom in het ademhalingssysteem van de alligator zich voortzette door de overgang tussen inspiratie (nieuwe lucht die binnenkomt) en uitademing (oude lucht die uitgaat). Lucht bleef tijdens beide fasen door het systeem bewegen, wat opnieuw suggereerde dat de alligators door een unidirectionele luchtstroom ademden.
Hoe de alligators dit kunnen doen, is nog niet bekend, maar de ontdekking dat ze kunnen ademen als vogels, kan aanwijzingen zijn voor enkele belangrijke gebeurtenissen in de geschiedenis van het leven op aarde. Als levende alligators en de levende theropod-dinosaurussen die we vogels noemen, beide dit fysiologische mechanisme delen, dan is het mogelijk dat de laatste gemeenschappelijke voorouder van dinosaurussen en alligators ook een unidirectionele adempauze was. Als dit correct is, evolueerde unidirectionele ademhaling in de eerste archosaurus meer dan 230 miljoen jaar geleden in de nasleep van het ergste massale uitsterven in de geschiedenis van deze planeet.
Het einde van de Perm-periode 251 miljoen jaar geleden werd gekenmerkt door het uitsterven van tot 96 procent van de dieren waarvan bekend is dat ze in de zeeën hebben geleefd en meer dan 70 procent van de dieren die op het land leefden. Onder de overlevenden waren de vroegste archosauriërs (of hun naaste voorouders), en als ze eenzijdige ademhaling hadden, zou het hun een voordeel kunnen hebben gegeven. Unidirectionele ademhaling is een efficiëntere manier om zuurstof uit de lucht te halen dan de manier waarop we inademen, en als het uitsterven van de Perm-massa werd veroorzaakt door grote veranderingen in de atmosfeer zoals wetenschappers vermoeden, zoals de uitputting van zuurstof, zijn de archosauriërs misschien beter geweest kunnen overleven dan de vroege familieleden van zoogdieren waar ze naast woonden. Deze hypothese vereist verder bewijs, maar als dit juist is, kan het begin van de opkomst van de archosaurus tot dominantie allemaal neerkomen op een verschil in ademhaling.
Farmer, C., & Sanders, K. (2010). Unidirectionele luchtstroom in de longen van Alligators Science, 327 (5963), 338-340 DOI: 10.1126 / science.1180219
