genomický výzkum
tým evolučních biologů z University of Toronto ukázal, že ještěrky Anolis nebo anoles jsou schopny dýchat pod vodou pomocí bubliny, která se drží na jejich čenichech.
Anoles jsou různorodá skupina ještěrek nalezených v celé tropické Americe. Některé anoly jsou specialisté na potoky, a tyto semi-vodní druhy se často potápějí pod vodou, aby se vyhnuly predátorům, kde mohou zůstat ponořeni až 18 minut.
„zjistili jsme, že semi-vodní anoly vydechují vzduch do bubliny, která lpí na jejich kůži,“ říká Chris Boccia, nedávný absolvent magisterského studia na Filozofické fakultě & oddělení ekologie vědy & evoluční biologie (EEB). Boccia je hlavním autorem článku popisujícího nález zveřejněný tento týden v Current Biology.
„ještěrky pak znovu vdechují vzduch,“ říká Boccia, „manévr, který jsme nazvali „rebreathing“ po technologii potápění.“
vědci měřili obsah kyslíku (O2) ve vzduchu v bublinách a zjistili, že se v průběhu času snižoval, což potvrzuje, že znovuzrozený vzduch se podílí na dýchání.
Rebreathing se pravděpodobně vyvinul, protože schopnost zůstat ponořený déle zvyšuje šance ještěrky na vyhýbání se predátorům.
autoři studovali šest druhů semi-vodních anolů a zjistili, že všichni mají rys rebreathing, přestože většina druhů je vzdáleně příbuzná. Zatímco rebreathing byl rozsáhle studován u vodních členovců, jako jsou vodní brouci, u ještěrek se to neočekávalo kvůli fyziologickým rozdílům mezi členovci a obratlovci.
„Rebreathing nikdy nebyl považován za potenciální přirozený mechanismus pro podvodní dýchání u obratlovců,“ říká Luke Mahler, odborný asistent v EEB a vedoucí práce Boccia. „Naše práce však ukazuje, že je to možné a že anoly tuto strategii opakovaně nasazovaly u druhů, které používají vodní stanoviště.“
Mahler a spoluautor Richard Glor z University of Kansas poprvé pozorovali anoles rebreathing na Haiti v roce 2009, ale nebyli schopni provést další pozorování nebo experimenty. Další spoluautorka Lindsey Swierková z Binghamton University, státní univerzita v New Yorku, popsala stejné chování u kostarického druhu v roce 2019. Tato časná pozorování naznačovala, že rebreathing byl adaptací pro potápění, ale tato myšlenka nebyla dosud testována.
Boccia se začal zajímat o vodní anoly poté, co se setkal s jedním v Panamě. V roce 2017 zahájil výzkum v Kostarice a pokračoval ve výzkumu v Kolumbii a Mexiku.
jak autoři zdůrazňují, vlastnost rebreathing se mohla vyvinout, protože kůže anolů je hydrofobní – odpuzuje vodu – vlastnost, která se pravděpodobně vyvinula v anolech, protože je chrání před deštěm a parazity. Pod vodou se vzduchové bubliny drží na hydrofobní pokožce a v důsledku toho se vyvinula schopnost využívat tyto bubliny k dýchání.
zatímco je zapotřebí další práce, abychom pochopili, jak proces funguje podrobně, Boccia, Mahler a jejich spoluautoři navrhují různé způsoby, jak může rebreathing fungovat.
ve své nejjednodušší podobě se vzduchová bublina na rypáku ještěrky pravděpodobně chová jako potápěčská nádrž a poskytuje ponořenému zvířeti kromě vzduchu v plicích také přívod vzduchu. To je to, co vodní členovci jako vodní brouci dělají, aby prodloužili dobu, po kterou mohou zůstat ponořeni.
vědci také naznačují, že proces rebreathingu může usnadnit použití vzduchu nalezeného v nosních průchodech, ústech a průdušnici ještěrky, které by jinak ještěrka nepoužívala při dýchání.
bublina může také pomoci zbavit odpadní oxid uhličitý (CO2) z vydechovaného vzduchu procesem, který již jiní vědci pozorovali u vodních členovců. Tyto studie dospěly k závěru, že vzhledem k tomu, že CO2 je vysoce rozpustný ve vodě a protože hladina CO2 v bublinách je vyšší než v okolní vodě, vydechovaný CO2 se rozpouští do okolní vody, místo aby byl znovu obnoven.
nakonec autoři spekulují, že bublina může působit jako žábra a absorbovat kyslík z vody-opět něco, co již bylo pozorováno u členovců. Boccia a Mahler plánují další výzkum, aby potvrdili, zda se tyto procesy rebreathingu vyskytují u anolů.
podle Mahlera “ tato práce obohacuje naše chápání tvůrčích a neočekávaných způsobů, jak organismy čelí výzvám, které jejich prostředí představuje. To je cenné samo o sobě, ale takové objevy mohou být také cenné pro člověka, když hledáme řešení našich vlastních náročných problémů.“
„je příliš brzy na to, abychom zjistili, zda rebreathing ještěrek povede k nějakým konkrétním lidským inovacím, “ říká Boccia, “ ale biomimikrie rebreathingu může být zajímavým návrhem pro několik oblastí-včetně technologie rebreathingu potápění, která motivovala naše pojmenování tohoto jevu.“
Reference: Boccia CK, Swierk L, Ayala-Varela FP, et al. Opakovaný vývoj podmořského rebreathingu u potápěčských ještěrek Anolis. Současná Biologie. doi: 10.1016 / j. mládě.2021.04.040.
tento článek byl publikován z následujících materiálů. Poznámka: materiál mohl být upraven pro délku a obsah. Pro další informace, obraťte se na citovaný zdroj.