Kočka domácí (Felis catus) rozdělí jediný nádech v nose na dva oddělené proudy vzduchu: jeden pomalý, který se čistí a zvlhčuje, než pokračuje do plic, a druhý rychlý, který pachové molekuly žene přímo k čichovému čidlu vzadu v nosní dutině. Zjistil to tým Zhenxinga Wu a Kaie Zhaa z Ohio State University spolu s kolegy z Monell Chemical Senses Center, Waltham Petcare Science Institute a University of Pennsylvania ve studii publikované v časopise PLOS Computational Biology 29. června 2023. Podle jejich odhadu je tahle konstrukce při klidovém dýchání víc než stokrát efektivnější v zachycování pachu než rovný nosní kanál podobné velikosti, jaký má třeba obojživelník.
Mřížka jako v chladiči auta
Vědci postavili anatomicky přesný počítačový model kočičího nosu z mikro-CT skenů a histologických řezů a v něm simulovali proudění vzduchu s pachy typickými pro kočičí krmivo. Uvnitř nosní dutiny se táhnou turbináty, tence stočené kostěné výběžky, které se větví do spletité mřížky podobné chladiči auta. Tahle spleť násobí plochu, na které se vzduch mířící do plic filtruje a zvlhčuje. Vedle ní vede samostatný přímý kanálek, který nese pachové molekuly vysokou rychlostí do čichové oblasti, uložené hlavně v etmoidálních skořepinách vzadu v nose. Ta má u kočky plochu kolem 20 centimetrů čtverečních, čtyřikrát až pětkrát víc než u člověka a jen o polovinu méně než u průměrného psa. Smyslový neurovědec Luis Saraiva ze Sidra Medicine v Kataru, který se studie sám nezúčastnil, k tomu dodal, že takhle spletitou soustavu turbinátů mají kočky podstatně bohatší než třeba potkani nebo lidé.
Proč si vzduch nechat déle
Jakmile pachový vzduch dorazí k čichové oblasti, děje se něco, co autoři označují za hlavní novinku celé práce: vzduch se tam nerozptýlí, ale recirkuluje v paralelních kanálcích, což ho zpomalí a prodlouží čas, který má nos na jeho zpracování. Rychlý proud tak k čichovému čidlu dopraví pach bez zpoždění, a teprve na místě se přibrzdí, aby ho kočka stihla zachytit pořádně. Přirovnání k plynovému chromatografu, laboratornímu přístroji, který rozděluje směs látek podle rychlosti průchodu kolonou, není náhodné. Princip navrhli vědci už v šedesátých letech, ale zkoumali ho skoro výhradně na obojživelnících s jednoduchou rovnou nosní dutinou. Tahle práce je podle autorů první, která podobné uspořádání takhle přesně změřila a číselně porovnala u savce s jiným obratlovcem.
Kompaktní hlava, ne kratší čich
Nabízí se úsudek, že krátký kočičí čenich musí čichat hůř než dlouhý psí nebo aligátoří nos, protože delší nos znamená víc místa na čichovou tkáň. Model kočičího nosu ukazuje opak: kočka neřeší délku, ale geometrii. Stočené kanálky narvou do kompaktní lebky čichovou plochu srovnatelnou s výrazně delšími čenichy, někdy i větší. Autoři k tomu navrhují, že právě kompaktní tvar kočičí hlavy v evoluci tlačil na vznik tohohle labyrintu místo jednoduché trubice, a přirovnávají stočené etmoidální skořepiny k hlemýždi vnitřního ucha, další stočené struktuře typické pro savce, u které je spojitost mezi stočením a citlivějším sluchem už prokázaná. Jestli stočení čichových skořepin přináší obdobnou výhodu, bylo dřív jen odhadováno; tahle práce to podle autorů poprvé podpírá modelem.
Co model zatím neříká
Závěry stojí na simulaci proudění vzduchu v počítačovém modelu postaveném na skenech jedné kočičí hlavy, ne na měření skutečného čichání živých koček. Zůstává otevřené, jakou cestou se k podobnému řešení dostaly jiné druhy. Dlouhý aligátoří nos prý taky napodobuje plynovou chromatografii, ale jestli jde o stejný mechanismus, nebo jen o dvě různé cesty ke stejnému výsledku, studie nerozhoduje. Kai Zhao k tomu dodává, že o zraku a sluchu víme mnohem víc než o nose, a přesná evoluční cesta k dnešním tvarům savčích nosů zůstává jen částečně objasněná.