genomforskning
et team af evolutionære biologer fra University of Toronto har vist, at Anolis-firben eller anoler er i stand til at trække vejret under vandet ved hjælp af en boble, der klamrer sig fast til deres snude.
anoler er en forskelligartet gruppe af firben, der findes i hele det tropiske Amerika. Nogle anoler er strømspecialister, og disse semi-akvatiske arter dykker ofte under vand for at undgå rovdyr, hvor de kan forblive nedsænket i så længe som 18 minutter.
“vi fandt ud af, at semi-akvatiske anoler udånder luft i en boble, der klæber til deres hud,” siger Chris Boccia, en nylig kandidatgrad i videnskab fra Det Naturvidenskabelige Fakultet & videnskabens Institut for økologi & evolutionær biologi (EEB). Boccia er hovedforfatter af et papir, der beskriver fundet offentliggjort i denne uge i Current Biology.
“øglerne inhalerer derefter luften igen,” siger Boccia, “en manøvre, vi har betegnet ‘rebreathing’ efter dykkerteknologien.”
forskerne målte iltindholdet (O2) i luften i boblerne og fandt ud af, at det faldt over tid, hvilket bekræftede, at genåbnet luft er involveret i respiration.
Rebreathing udviklede sig sandsynligvis, fordi evnen til at forblive nedsænket længere øger firbenets chancer for at undgå rovdyr.
forfatterne studerede seks arter af semi-akvatiske anoler og fandt ud af, at alle havde rebreathing-træk, på trods af at de fleste arter var fjernt beslægtede. Mens rebreathing er blevet undersøgt grundigt i akvatiske leddyr som vandbiller, var det ikke forventet i firben på grund af fysiologiske forskelle mellem leddyr og hvirveldyr.
“Rebreathing var aldrig blevet betragtet som en potentiel naturlig mekanisme til undervandsånding hos hvirveldyr,” siger Luke Mahler, adjunkt i EEB og Boccias specialevejleder. “Men vores arbejde viser, at dette er muligt, og at anoler har implementeret denne strategi gentagne gange i arter, der bruger akvatiske levesteder.”
Mahler og medforfatter Richard Glor fra University of Kansas observerede først anoles rebreathing i Haiti i 2009, men var ude af stand til at udføre yderligere observationer eller eksperimenter. En anden medforfatter, Lindsey Fra Binghamton University, State University, beskrev den samme adfærd hos en costaricansk art i 2019. Disse tidlige observationer antydede, at rebreathing var en tilpasning til dykning, men denne ide var ikke blevet testet indtil nu.
Boccia blev interesseret i akvatiske anoler efter at have mødt en i Panama. Han begyndte sine rebreathing undersøgelser i Costa Rica i 2017 og fortsatte forskningen i Colombia.
som forfatterne påpeger, kan rebreathing-træk have udviklet sig, fordi anoles hud er hydrofob-det afviser vand-et kendetegn, der sandsynligvis udviklede sig i anoler, fordi det beskytter dem mod regn og parasitter. Under vand klæber luftbobler sig til hydrofob hud og evnen til at udnytte disse bobler til vejrtrækning udviklet som et resultat.
mens der kræves yderligere arbejde for at forstå, hvordan processen fungerer detaljeret, foreslår Boccia, Mahler og deres medforfattere forskellige måder, hvorpå rebreathing kan fungere.
i sin enkleste form fungerer luftboblen på en firbens snude sandsynligvis som en scuba-tank, hvilket giver et nedsænket dyr en tilførsel af luft ud over luften i lungerne. Dette er, hvad akvatiske leddyr som vandbiller gør for at forlænge den tid, de kan forblive nedsænket.
forskerne foreslår også, at rebreathing-processen kan gøre det lettere at bruge luft, der findes i en firbens næsepassager, mund og luftrør, som ellers ikke ville blive brugt af firben i vejrtrækning.
boblen kan også hjælpe med at fjerne affaldskulsyre (CO2) fra udåndet luft gennem en proces, som andre forskere allerede har observeret i akvatiske leddyr. Disse undersøgelser konkluderede, at fordi CO2 er meget opløseligt i vand, og fordi CO2-niveauet i boblerne er højere end i det omgivende vand, opløses udåndet CO2 i det omgivende vand i stedet for at blive genåbnet.
endelig spekulerer forfatterne, at boblen kan fungere som en gill og absorbere ilt fra vandet-igen noget, der allerede er observeret i leddyr. Boccia og Mahler planlægger yderligere forskning for at bekræfte, om disse rebreathing processer forekommer med anoler.
ifølge Mahler, “dette arbejde beriger vores forståelse af de kreative og uventede måder, hvorpå organismer møder udfordringerne i deres omgivelser. Det er værdifuldt i sig selv, men opdagelser som dette kan også være værdifulde for mennesker, når vi søger løsninger på vores egne udfordrende problemer.”
” det er for tidligt at fortælle, om firben rebreathing vil føre til særlige menneskelige innovationer, “siger Boccia,” men biomimicry af rebreathing kan være et interessant forslag til flere felter-herunder scuba-diving rebreathing technology, som motiverede vores navngivning af dette fænomen.”
Reference: Boccia CK, sving L, Ayala-Varela FP, et al. Gentagen udvikling af undervands rebreathing i dykning Anolis firben. Nuværende Biologi. doi: 10.1016 / j. cub.2021.04.040.
denne artikel er blevet genudgivet fra følgende materialer. Bemærke: materiale kan være redigeret for længde og indhold. For yderligere information, kontakt venligst den citerede kilde.