Inde i kisten af delfiner og tandhvaler er der et anatomisk mysterium: en labyrint af små, ormlignende blodkar, kaldet "thorax rete", hvis formål har længe forvirret forskere. Joy Reidenberg, anatomist ved Mount Sinais Icahn School of Medicine, mener, at hun har fundet ud af, hvad det er til. Hvis hun har ret, kan det indeholde nøglen til at udvikle en enhed, der ville være i stand til at forhindre den dødbringende tilstand, som alle dykkere frygter: bøjningerne.
Reidenberg er en af flere forskere, hvis arbejde er indsnævret i, hvordan marine arter formår at dykke ned til - og sikkert vende tilbage fra - havdypet. Og den voksende forståelse af anatomien hos delfiner, hvaler, skildpadder og fisk bringer drømme om at lade menneskelige dykkere dykke dybere, hurtigere og mere sikkert lidt tættere på virkeligheden.
Reidenberg undersøgte 10 døde delfiner og marsvin, der var strandet på land for at spore forbindelserne mellem de mystiske blodkar og resten af dyrenes anatomier. Hvad hun fandt var et netværk, som hun mistænker kunne arbejde som en slags "mønt sorterer" for gasser, hvor de kvælstofbobler, der dannes som dykkere, fanges igen ved at fange dem i mindre og mindre fartøjer. Dette holder dem væk fra at komme ind i led og blokerer for blodtilførsel til organer, hvilket kan forårsage dødelig dekompressionssyge, også bøjningerne.
Hun har stadig brug for at teste denne teori fuldt ud, men anden nyere forskning ser ud til at give tro på hendes idé. En undersøgelse offentliggjort i april af forskere ved Woods Hole Oceanographic Institution og Fundacion Oceanografic i Spanien fandt, at havpattedyrs lunger komprimerer under pres på en sådan måde, at nitrogenbobler holdes ude af blodbanen.
Det er anderledes hos mennesker. Når du dykker dybere, får stigende tryk nitrogenet i luften, du har vejret, til at opløses i dit blod. Stig op for hurtigt, og at nitrogen opløses og danner gasbobler i blodbanen, hvor de ekspanderer og kan sidde fast i led og vitale organer. Uden marine pattedyrs tilpasninger er dykkere nødt til at rejse sig langsomt, ofte med pauser, for at undgå dette problem. Det giver kvælstofboblerne tid til gradvist at arbejde sig fra blodet til lungerne, hvor de kan udåndes ved overfladen - som du forsigtigt, langsomt åbner en sodavand for at frigive de gasser, der er opbygget under pres.
For at teste hendes teori om retes funktion, ville Reidenberg pumpe en seltzer-lignende opløsning gennem venerne på en delfin-krop og placere det slagtekroppe inde i et rekompressionskammer, der er indsat i en CT-scanner. Når hun øger trykket for at simulere et dykke, ville gasserne i væsken opløses i blodbanen. Når kvælstof derefter begynder at genere som "mikrobobler" under den simulerede stigning, ville brystkassen - forhåbentlig - trække dem væk for at holde dem væk fra vitale organer, indtil de kan frigøres i vener, der fører til, at lungerne udåndes på overfladen .
”Når de kommer tættere på overfladen, ville boblerne blive forskudt, og lungerne kunne udvide sig igen og boblerne til sidst pumpes til lungerne, ” siger Reidenberg. Reteten ville fungere som en slags "bypass loop for at fange den ekstra gas."
En sfærisk læsion fundet i en ribbe af en død sædhval, sandsynligvis forårsaget af kvælstofbobler, der dannedes, når hvalen steg for hurtigt op fra dybder med højt tryk. (Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution) Hvis denne funktion af rete er påvist, kan risikoen og ventetiden for menneskelige dykkere blive skåret ned - ved at skabe, i det væsentlige, en ekstern rete for mennesker. Mulighederne er betydningsfulde: Forestil dig Navy SEAL-dykkere, der gør skjulte ops, siger Reidenberg. ”Den sidste ting, du ønsker, er, at de skal sidde ænder et par meter fra overfladen og vente på det sidste dekompressionsstop, som er det længste stop. I dag glemmer de måske dette stop, overgår hurtigere og risikerer at få bøjningerne. ”
Men hvis de havde en enhed gemt væk på ryggen, koblet ind i deres cirkulationssystem via et blodkar nær hudens overflade, ville dykke være hurtigere og sikrere - både ud fra et sundhedsmæssigt og militært perspektiv. Det ville være klodset til at begynde med, men, siger Reidenberg, ikke mere end et IV-system, som en hospitalspatient muligvis kan være forbundet med.
Ikke alle er overbeviste om fremtiden for en sådan enhed. ”Folk har kigget på dykkende dyr i årtier og spekulerer på, hvordan de håndterer dybden og preset, ” siger Laurens Howle, en maskiningeniør ved Duke University, der har arbejdet med at modellere sværhedsgraden af bøjningerne i forskellige scenarier. Han siger, at Reidenbergs teorier om rete er interessante og ”kunne være tilfældet”, men han bemærkede, at forskellen mellem havpattedyr og landlige er, at de trækker et øjeblik ved overfladen, før de dykker. Vi indånder i mellemtiden kontinuerligt gennem lufttanke, hvilket betyder, at vi har mere nitrogen til rådighed til at danne bobler.
Hvad angår den omfangsrige prototype? ”Ja, jeg ved ikke, at jeg vil prøve det, ” siger Howle.
Interessant nok er havpattedyr ikke altid vellykkede, da man undgår bøjningerne. Nylig undersøgelse af hvalskeletter har afsløret, at selv hvaler kan få knogleskader, der er karakteristiske for bøjningerne. Uventede stressfaktorer som ekkolods menes at være den største skyldige, der chokkerer dyrene i at køre hurtigt mod overfladen, hvilket får dem til at dekomprimere deres lunger for hurtigt.
Anti-bøjede ideer er ikke de eneste ting, vi kan lære af sådanne dyr, når vi designer den næste generation af dykningsteknologi. En af de største fremskridt, der er inspireret af havpattedyr, er flippere baseret på delfinanatomi. "Monofin" har eksisteret siden 1970'erne og har skåret dykketider for frie dykkere ved at erstatte vores akavede to fødder med en delfinlignende fluke. Der er sket adskillige fremskridt på denne fin siden da for at gøre den endnu mere delfinlignende.
”Det ser ud som halen fra dykkende pattedyr som hvaler, delfiner osv., Da det giver en meget effektiv måde at overføre strøm fra dine muskler til fremadstød i vandet. Derfor har naturen vedtaget det, ”sagde Stephan Whelan, skaberen af online dykkersamfundet DeeperBlue.com.
Andre finner kopierer ujævnheder eller knolde, pukkelrygder har på deres flippers, hvilket reducerer træk og forbedrer manøvrerbarheden.
”De er blevet brugt i vindmøller, fans, en McLaren-racerspoiler. Det britiske firma Zipp brugte dem på cykelhjul. Fly, selvfølgelig. Speedo producerede en træningsfinne kaldet Nemesis, ”siger Frank Fish, en biolog fra University of West Chester i Pennsylvania, der har udviklet en række biomimetiske produkter - applikationer inspireret af dyrefysiologi - inklusive de pukkelrygginspirerede knold. Der er nye våddragter, der har kopieret de overlappende tænderlignende tandbånd af hajhud for at reducere træk, og beskyttelsesbriller, der kopierer, hvordan fisk og nogle blomster fælder vand for at skabe et klarere syn.
Nogle dyretilpasninger kan imidlertid ikke efterlignes. John Davenport, en marinbiolog ved University College Cork i Irland, har arbejdet på at finde ud af, hvordan og hvorfor læderbags havskildpadderes trachier, som gradvist kollapser, når dyrene dykker dybere, bygges som de er. Han kalder strukturen "dybest set en alternativ, 140 millioner år gammel udvikling" af havpattedyrs åndedrætsstruktur. Men han sagde, "jeg er bange for, at jeg ikke kan se en åbenlyst anvendelse af læderryggets trachealstruktur i menneskelig dykning."
At kopiere de sammenbrudte lunger af delfiner og hvaler synes også ufruktbart; menneskelige lunger er klæbrige og genudblæses ikke let, når de er kollapset.
Men det kan være en anden, måske endnu mere værdifuld måde, hvorpå vi kunne efterligne havpattedyrs anatomi.
Reidenberg søger stadig efter finansiering til at forfølge et bøjeforebyggende dykkeudstyr, men i mellemtiden er hun allerede begyndt at prøve at lære af dyrenes lunger. I et nyt samarbejde har hun slået sig sammen med andre forskere for at kortlægge det følsomme hvalsystem i en fosterhval i et forsøg på at finde ud af, hvordan hval lunger ændrer deres elasticitet, og hvordan vi kan anvende det til at vende lungesygdomme som emfysem hos mennesker.
Det er en måde til, at havpattedyr kan hjælpe os med at finde en måde at indånde lettere på - i vandet og på land.
