Здатність поглинати кисень і на вдиху, і на видиху, як це роблять крокодили і птиці, людині не дісталася. Занадто пізно він з'явився в еволюційному ланцюжку. А ось варанам пощастило більше. Далекі родичі птахів і динозаврів, цілком можуть поглинати кисень, використовуючи "подвійне дихання". Навіщо ж їм знадобився такий спосіб газообміну? 
Нещодавно американські зоологи виявили, що варани, так само, як і птиці, можуть використовувати подвійне дихання, при якому кисень засвоюється не тільки під час вдиху, а й при видиху. Виходить, що ця здатність не є виключно пташиної - мабуть, пернаті завойовники повітря успадкували її ще в стародавні часи від своїх предків.
Зі шкільного курсу зоології ми знаємо, що птахи дихають трохи інакше, ніж ссавці або рептилії - на відміну від нас, пернаті істоти можуть насичувати свої легені киснем не тільки на вдиху, а й під час видиху. Цей спосіб отримав назву "подвійного дихання". Суть його полягає в наступному - як ми знаємо, легкі птахів є не порожні мішки, як у більшості плазунів і ссавців, а щільні губчасті тіла, які мало розтяжним. Бронхи, увійшовши в таке легке, пронизують його наскрізь і від кінців їх головних розгалужень відходять величезні тонкостінні повітряні мішки, у багато разів перевершують за обсягом самі легкі.
Читайте також: Чому археоптерикс літати розучився?
Так ось, при вдиху частина повітря, проходячи через легені, зовсім не затримується в них - це повітря йде відразу в повітряні мішки. А оскільки вони не забезпечені кровоносними судинами, то витяг з кисню з знаходиться там повітря не відбувається. Але ось під час видиху, коли повітря з мішків спрямовується назовні через легені, саме там-то він і віддає кисень в кров.
Традиційно вважається, що такий спосіб дихання є однією з адаптацій птахів до польоту - завдяки подвійному диханню наші пернаті друзі не відчувають кисневого голодування, перебуваючи на значній висоті. Крім того, затримується в повітряних мішках повітря сильно полегшує вага птиці - це теж дуже корисно під час польоту. Однак багато зоологи вважали, що насправді все дещо складніше, ніж прийнято думати - швидше за все, система повітряних мішків виникла не у самих птахів, а у кого-то з їх наземних предків. Таким чином, спочатку подвійне дихання зовсім не було адаптацією до польоту - воно стало таким вже пізніше, коли птахи піднялися в повітря.
Для того, що б підтвердити таке припущення, вчені стали шукати аналоги подвійного дихання у сучасних рептилій. І ось, в 2010 році біолог Коллін Фармер і її колеги з Ютского університету (США) виявили щось подібне у алігаторів і інших крокодилів - і це незважаючи на те, що їхні легені не мають виростів, подібних повітряним мішкам птахів. Дослідники помістили спеціальні прилади в легені шести живих міссісіпських алігаторів, які показали, що вдихається цими тваринами повітря розподіляється не по двом гілкам бронхів ведуть до легким), а тільки по одній. При цьому на видиху повітря рухався по тій же галузі і в тому ж напрямку, що і при вдиху.
Таким чином, факт наявності подвійного дихання у "дідусів" птахів - крокодилів (вони є предками динозаврів, від яких і сталися птиці) був підтверджений. Виходить, що цей спосіб газообміну виник досить давно, і, судячи з усього, початково він розвивався як адаптація до водного способу життя - саме завдяки подвійному диханню крокодили можуть досить довго перебуває під водою. Проте, таке подвійне дихання не можна назвати типово пташиним, оскільки, як було сказано вище, повітряних мішків у крокодилів немає.
Читайте також: Велика крокодила на двох ногах ходила
І ось недавно біологи Емма Шахнер, Роберт Цері і Джеймс Батлер з групи все тієї ж пані Фармер змогли виявити типове подвійне дихання за допомогою повітряних мішків у сухопутного родича птахів (правда, дуже і дуже далекого) - степового або капского варана (Varanus exanthematicus ). Спочатку біологи за допомогою комп'ютерної томографії встановили, що легені цих рептилій складаються з великої камери, від якої відходять дрібніші і витягнуті порожнини, розташовані паралельно один одному. Число таких відгалужень може досягати 11, а з'єднані вони особливими отворами, які пропускають повітря тільки в одну сторону. Як бачите, це практично повітряні мішки птахів - інша справа, що у варанів ці освіти займають не настільки великий обсяг, як у їх пернатих родичів.
Вивчивши будову легенів капского варана, вчені витягли ці органи у мертвих тварин, після чого наповнили їх водою зі спеціальними частками, за переміщеннями яких можна було спостерігати без всякого мікроскопа. В результаті біологи побачили, що рідина у великій камері переміщається туди і назад, а в малих витягнутих рухається дійсно тільки в одному напрямку. Отримані результати підтвердили досліди, під час яких кільком живим рептиліям вживили спеціальні датчики, котрі відстежували потік повітря в легенях. Ці ж датчики зареєстрували і те, що завдяки такій системі камер з односпрямованим струмом повітря в легенях варанів поглинання кисню здійснювалося як під час вдиху, так і під час видиху.
Таким чином, вперше вченим вдалося виявити у рептилій систему, яка спеціально призначена для подвійного дихання. Таким чином можна сміливо стверджувати, що птахи справді не "винайшли" її самі в процесі еволюції, а отримали "у спадок" від своїх предків. Хоча якщо вже говорити безпосередньо про варанів, то, швидше за все, такий варіант повітряних мішків з'явився у них абсолютно незалежно від птахів - все-таки спорідненість цих груп вельми і вельми віддалене.
На думку дослідників, сама ідея подвійного дихання могла виникнути у наземних хребетних тому, що в ранньому тріасі, коли і утворилися всі основні групи рептилій, кисню в атмосфері Землі було куди менше, ніж зараз - всього 12 відсотків (зараз це 21%). Тому для того, щоб нормально рухатися, полювати і розмножуватися цим стародавнім ящера потрібно було якось удосконалити спосіб видобутку кисню - і подвійне дихання в даному випадку було оптимальним виходом із ситуації.
Читайте також: В історії птахів все остаточно заплуталося
Причому, судячи з усього, цей спосіб виник раніше, ніж з'явилася система повітряних мішків (якщо згадати те, що відбувається в легенях крокодила), а вже самим мішками різні групи рептилій обзавелися значно пізніше. Ну, а що стосується ссавців, то їх предки з'явилися вже в самому кінці тріасу, коли кількість кисню в атмосфері сильно зросла - тому їм такий спосіб дихання виявився не потрібен. Через такого запізнення ми з вами і не можемо засвоювати кисень не тільки на вдиху, а й на видиху - так, як це роблять птахи, крокодили і варани ...
Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"
Навіщо ж їм знадобився такий спосіб газообміну?
