Mengapa hampir semua binatang buang hajat selama 12 detik?

Getty Hak atas foto Getty Images

Anjing, manusia, hingga gajah membutuhkan waktu yang sama untuk mengeluarkan tinja, meski ada perbedaan ukuran badan yang sangat besar.

Orang Cina kuno mempraktikkan copromancy, diagnosa kesehatan berdasarkan bentuk, ukuran dan tekstur tinja. Begitu juga orang Mesir, orang Yunani dan hampir setiap kebudayaan kuno. Bahkan sampai hari ini, dokter Anda mungkin bertanya kapan terakhir Anda buang air besar dan meminta Anda menggambarkannya dengan sangat detil.

Tentu, tidak nyaman membicarakannya. Tapi di situlah sains berperan, karena hal yang tidak ingin kita diskusikan masih bisa menimbulkan bahaya. Sindrom iritasi usus yang tidak enak, penyakit radang usus, infeksi saluran cerna dan penyakit terkait tinja lainnya menghabiskan biaya miliaran dolar di Amerika setiap tahunnya.

Tapi mencoba membendung masalah ini bukanlah alasan utama kita untuk mengetahui beberapa fakta di balik buang air besar. Alasannya sangat berbeda, dan jauh lebih menakutkan.

Ketika Anda menjadi orang tua, Anda harus bekerja keras. Salah satu keterampilan yang Anda pelajari adalah menganalisa kotoran bayi.

Bertahun-tahun mengganti popok dan kemudian melatih anak menggunakan toilet mengubah saya dari penganalisa tinja amatir menjadi seorang ahli. Hidup saya dilalui dalam serangkaian adegan: tinja keras seperti kacang polong, kotoran panjang seperti ular halus, hingga genangan air cokelat.

Tidak seperti orang-orang jaman kuno, kami tidak percaya bahwa kami bisa memprediksi masa depan dari tinja anak. Tapi kami pikir kami perlu mencoba memahami mengapa tinja punya beragam bentuk. Memiliki laboratorium untuk menjawab pertanyaan tentang hidup sehari-hari adalah salah satu kenikmatan tersendiri menjadi seorang ilmuwan.

Hak atas foto Getty Images

Sebagai pengamat alur fluida, kami bekerja sama dengan ahli bedah kolorektal Daniel Chu, dan dua mahasiswa sarjana yang tangguh, Candice Kaminski dan Morgan LaMarca, yang memfilmkan aktivitas buang air besar dan mengambil tinja 34 spesies mamalia di Kebun Binatang Atlanta untuk mengukur kerapatan dan kekentalannya.

Kami mengetahui bahwa kebanyakan gajah dan herbivora lainnya menghasilkan tinja yang 'mengambang' sementara kebanyakan harimau dan karnivora lainnya menciptakan tinja yang 'tenggelam'. Secara tidak sengaja, kami juga memilah kotoran dari yang paling bau sampai yang paling tidak bau: dimulai dengan harimau dan badak dan terus sampai ke panda.

Berbagai jenis hewan dari kebun binatang memberikan kita berbagai ukuran dan bentuk tinja yang berfungsi sebagai bukti independen untuk memvalidasi model matematis terkait durasi buang air besar.

Kami juga memasukan tinja ke alat yang disebut "rheometer", blender presisi yang bisa mengukur material cair dan padat seperti coklat dan sampo. Laboratorium kami berbagi dua rheometer dengan fisikawan Georgia Tech Alberto Fernandez-Nieves. Kami mengkategorikan rheometer sebagai "Rheometer Bersih" dan "Rheometer David Hu" - alat yang nomor dua ini telah dimasukkan berbagai macam meterial menjijikan dari air liur katak, lendir dan kotoran.

Apa lagi yang kita pelajari? Hewan yang lebih besar memiliki tinja yang lebih panjang. Dan hewan yang berukuran lebih besar juga buang air besar lebih cepat. Misalnya, gajah membuang tinja dengan kecepatan enam sentimeter per detik, hampir enam kali lebih cepat dari seekor anjing. Untuk manusia kecepatannya berada di antara: dua sentimeter per detik.

Secara keseluruhan, ini berarti bahwa durasi buang air besar konstan di banyak spesies hewan - sekitar 12 detik (plus atau minus 7 detik) - meskipun volumenya sangat bervariasi. Dengan asumsi distribusi kurva bel, 66% hewan membutuhkan waktu antara 5 dan 19 detik untuk buang air besar.

Ini adalah kisaran yang sangat kecil, mengingat bahwa kotoran gajah memiliki volume 20 liter, hampir seribu kali lebih banyak dari pada seekor anjing yang hanya bervolume 10 mililiter. Bagaimana binatang besar bisa buang hajat dengan kecepatan tinggi seperti itu?

Hak atas foto Getty Images

Jawabannya, kami temukan, ada pada lapisan lendir ultra-tipis yang melapisi dinding usus besar. Lapisan lendir setipis rambut manusia ini sangat tipis sehingga kita hanya bisa mengukurnya dengan menimbang kotoran saat lapisan itu menguap. Meski tipis, lapisan lendir ini sangat licin, 100 kali lebih encer dibanding kotoran.

Saat buang hajat, kotoran bergerak seperti gumpalan padat. Oleh karena itu, dalam kondisi ideal, panjang gabungan dan diameter tinja biasanya ditentukan oleh bentuk rektum dan usus besar hewan. Salah satu temuan besar penelitian kami adalah bahwa kotoran membuat melar usus besar dari rektum separuhnya.

Menempatkan panjang kotoran bersama dengan sifat lendir, kita sekarang memiliki cerita fisika kohesif tentang bagaimana proses buang air besar terjadi. Hewan yang lebih besar memiliki kotoran lebih panjang, tapi juga lendir yang lebih tebal, memungkinkan mereka mencapai kecepatan tinggi dengan tekanan yang sama.

Tanpa lapisan lendir ini, buang air besar mungkin tidak mungkin dilakukan. Perubahan lendir dapat menyebabkan beberapa penyakit, termasuk konstipasi kronis dan bahkan infeksi oleh bakteri seperti C. difficile di saluran cerna.

Hanya dengan mengikuti keingintahuan ilmiah kita, pengukuran tinja pada akhirnya juga memiliki beberapa aplikasi praktis. Data ini membantu kami merancang popok untuk astronot.

Astronot ingin tetap mengenakan setelan antariksa selama tujuh hari, namun terhalang oleh popok mereka. Dengan memanfaatkan tingkat kelekatan tinja, kami merancang popok yang memisahkan kotoran dari kontak langsung dengan kulit. Ini adalah penelitian yang menjadi semifinalis dalam kompetisi NASA Space Poop Challenge awal tahun ini.

Ini menunjukkan bahwa fisika dan matematika dapat digunakan di mana-mana, bahkan di kloset Anda.

Anda bisa membaca artikel ini dalam bahasa Inggris berjudul Why doing a poo takes almost animal roughly 12 seconds atau artikel lain dalam BBC Earth.

Topik terkait

Berita terkait