An der Oberfläche könnten eine Taube und ein Alligator kaum unterschiedlicher sein. Während die Taube eine fliegende, mit Federn bedeckte Kreatur ist, die ihre Nahrung mit einem zahnlosen Schnabel pickt, ist ein Alligator ein amphibischer, gepanzerter Raubtier, der seine Beute in mit konischen Zähnen besetzten Kiefern zerquetscht. Trotz der unterschiedlichen Formen sind sie jedoch durch eine gemeinsame Abstammung miteinander verbunden. Sowohl die Taube als auch der Alligator sind Archosaurier, die Gruppe der "herrschenden Reptilien", zu denen auch Pterosaurier, Nicht-Vogel-Dinosaurier und eine Vielzahl verwandter Formen gehören, die vor zig Millionen Jahren ausgestorben sind. Die Archosaurier, die es heute gibt, sind nur ein Bruchteil der verschiedenen Formen, die es früher gab. Eine neue Veröffentlichung in der Zeitschrift Science unterstreicht jedoch, dass sie einige tiefe Ähnlichkeiten unter ihrer Haut aufweisen.
Während ich beim Schreiben ein- und ausatme, strömt Luft über die Nase in meinen Körper, strömt in die "Sackgasse" meiner Lunge und wird dann ausgeatmet, nachdem der Sauerstoff absorbiert wurde. Nicht so bei Vögeln. Vögel haben ein effizienteres Atmungssystem, das an einen unidirektionalen Luftstrom angepasst ist, oder mit anderen Worten, Luft bewegt sich in einer Art Kreislauf in einer Richtung durch das Vogelsystem. Und wie sich herausstellt, können Alligatoren auf die gleiche Weise atmen.
Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Vögel anders atmen als Säugetiere. Schwieriger zu bestimmen war, wie Alligatoren atmen. Es gab Hinweise darauf, dass Alligatoren auch über einen unidirektionalen Luftstrom atmen könnten, aber niemand hatte schlüssig dargelegt, dass dies der Fall war. Um die Hypothese zu überprüfen, platzierten CG Farmer und Kent Sanders Sensoren in zwei Teilen der Atemwege von vier toten Alligatoren, beatmeten die Lunge künstlich und beobachteten, wie sich die Luft bewegte.
Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass der Luftstrom im Körper des Alligators sich in einer unidirektionalen Weise entlang eines Kreislaufs von Pfaden bewegen konnte. Aber würden sie tatsächlich zu Lebzeiten so atmen? Um herauszufinden, platzierten die Wissenschaftler Luftströmungsmessgeräte in sechs lebenden Alligatoren. Sie stellten fest, dass der Luftstrom in den Atemwegen des Alligators durch den Übergang zwischen Inspiration (neue Luft strömt ein) und Exspiration (alte Luft strömt aus) fortgesetzt wurde. Die Luft strömte in beiden Phasen weiter durch das System, was wiederum darauf hindeutete, dass die Alligatoren durch unidirektionalen Luftstrom atmeten.
Wie die Alligatoren dazu in der Lage sind, ist noch nicht bekannt, aber die Entdeckung, dass sie wie Vögel atmen können, könnte Hinweise auf einige wichtige Ereignisse in der Geschichte des Lebens auf der Erde liefern. Wenn lebende Alligatoren und die lebenden Theropodendinosaurier, die wir Vögel nennen, diesen physiologischen Mechanismus teilen, ist es möglich, dass der letzte gemeinsame Vorfahr der Dinosaurier und Alligatoren auch eine unidirektionale Verschnaufpause war. Wenn dies richtig ist, entwickelte sich die unidirektionale Atmung bei den ersten Archosauriern vor über 230 Millionen Jahren nach dem schlimmsten Massensterben in der Geschichte dieses Planeten.
Das Ende der Perm-Periode vor 251 Millionen Jahren war durch das Aussterben von bis zu 96 Prozent der Tiere gekennzeichnet, von denen bekannt ist, dass sie im Meer lebten, und von über 70 Prozent der Tiere, die an Land lebten. Unter den Überlebenden befanden sich die frühesten Archosaurier (oder ihre nahen Vorfahren), und wenn sie unidirektional atmeten, hätte dies ihnen möglicherweise einen Vorteil verschafft. Das unidirektionale Atmen ist eine effizientere Methode, um Sauerstoff aus der Luft zu gewinnen als das Atmen. Wenn das Aussterben der permischen Masse durch große Veränderungen in der Atmosphäre ausgelöst wurde, die Wissenschaftler vermuten, wie z. B. den Sauerstoffmangel, waren die Archosaurier möglicherweise besser überlebensfähig als die frühen Verwandten von Säugetieren, neben denen sie lebten. Diese Hypothese erfordert weitere Beweise, aber wenn sie richtig sind, könnten die Anfänge des Archosaurieraufstiegs zur Dominanz alle auf einen Unterschied in der Atmung zurückzuführen sein.
Farmer, C. & Sanders, K. (2010). Unidirektionaler Luftstrom in der Lunge von Alligatoren Science, 327 (5963), 338-340 DOI: 10.1126 / science.1180219
