A halak összetett izomrendszerének használatának mechanikája lenyűgöző rejtvény az állatfiziológiában. Ezek az izmok az alapvető források, amelyeket a halak használnak az egyenletes úszáshoz és a gyorsasághoz, hogy elkerüljék a ragadozókat és befogják a zsákmányt. A tudósok már régóta megjósolták, hogy a tonhal rendkívül áramvonalas testével és magas belső hőmérsékletével "nagy teljesítményű" izomrendszerrel van felszerelve. A kutatók azt gyanították, hogy a tonhal úgy hajtja az úszást, hogy az izomerőt a test középső részéből, ahol az izom koncentrálódik, visszavetíti a farokba, amely lényegében természetes, tolóerőt előállító szárnyashajóként működik.
A National Science Foundation által támogatott, a San Diego-i Kaliforniai Egyetem Scripps Oceanográfiai Intézetében és a Honolului Nemzeti Tengeri Halászati Laboratóriumban végzett tanulmány révén a kutatók először dokumentálták ezt az izomzatot. cselekvés mozgásban. Stephen Katz, Douglas Syme és Robert Shadwick a Nature folyóirat április 12-i számában számol be eredményeiről.
"Az anatómia régóta ismert, különösen az az elképzelés, hogy a tonhal kötőszöveti felépítése lehetővé teszi, hogy az izmok működésüket a testben lejjebb irányítsák" - mondta Shadwick, a Scripps tengerbiológiai kutatási részlegének professzora. "Méréseket végeztünk közvetlenül úszó halakról, hogy megmutassuk, hogy ez így működik."
Más halaknál, például pisztrángnál és makrélánál az úszóizmok egyenletesebben oszlanak el a test mentén. Amikor az izmaik lerövidülnek és erőt termelnek, a kitörést összehúzódási hullámnak tekintik, amely az egész testet hullámossá teszi.
A tonhal azonban elsősorban a test központi részén található úszóizmokat tartalmaz. A gerincvel szögben álló inak kötik össze az izmot a farokkal.
Ultrahangos technológia segítségével Shadwick és munkatársai apró jelátalakítókat erősítettek közvetlenül a tonhal izmaira, hogy rögzítsék az izom elektromos aktivitását és összehúzódását, amint a tonhal úszott egy nagy vízi alagútban. Egy szonomikrométernek nevezett eszköz az ultrahang jelének időzítésével mérte az izom rövidülését a jelátalakító párok között.
"Amikor ultrahanggal bementünk a halakba, azt láttuk, hogy az izomösszehúzódás következtében hajlítások következtek be a testben" - mondta Shadwick. "Most már tudjuk, hogy mivel a hajózásra használt tonhal izomzata közel van a gerinchez – nem a bőr mellett, mint más halaké -, ezért nagy mennyiségű rövidítést végezhetnek, ami több munkát és több energiatermelést jelent. Ez a lényeg. hogy miben különbözik ez a hal a többitől. Hidrodinamikailag ez egy hatékonyabb úszásmód.Ha a test összes középső szegmense hullámzó lenne, az sokkal nagyobb ellenállást eredményezne. A tonhal teste áramvonalasabb, és a farok mozgása szinte légcsavarként működik."
Shadwick szerint a tanulmány eredményei hatással vannak a halak összehasonlító fiziológiájával és evolúciós biológiájával kapcsolatos kutatásokra. Az eredmények fontosak lehetnek a biológiai tervezést utánzó robotizált, önjáró autonóm víz alatti járművek tervezésénél is.
Az eredmények arra késztették Shadwicket, hogy más fajokhoz térjen át. A National Science Foundation új támogatásával ő és a Scripps kutatója, Jeffrey Graham új tanulmányt indítottak, hogy ugyanazokat az eredményeket keressék lamnid cápákon.
