Investigación Genómica
Un equipo de biólogos evolutivos de la Universidad de Toronto ha demostrado que los lagartos Anolis, o anoles, son capaces de respirar bajo el agua con la ayuda de una burbuja que se aferra a sus hocicos.
Los anoles son un grupo diverso de lagartos que se encuentran en las Américas tropicales. Algunas anolas son especialistas en arroyos, y estas especies semiacuáticas con frecuencia se sumergen bajo el agua para evitar depredadores, donde pueden permanecer sumergidas hasta 18 minutos.
«Descubrimos que los anoles semiacuáticos exhalan aire en una burbuja que se aferra a su piel», dice Chris Boccia, un reciente graduado de Maestría en Ciencias de la Facultad de Artes & Departamento de Ecología de la Ciencia & Biología Evolutiva (EEB). Boccia es el autor principal de un artículo que describe el hallazgo publicado esta semana en Current Biology.
«Los lagartos vuelven a inhalar el aire», dice Boccia, » una maniobra que hemos denominado ‘re-respiración’ después de la tecnología de buceo.»
Los investigadores midieron el contenido de oxígeno (O2) del aire en las burbujas y encontraron que disminuía con el tiempo, confirmando que el aire re-respirado está involucrado en la respiración.
El re-respirar probablemente evolucionó porque la capacidad de permanecer sumergido más tiempo aumenta las posibilidades del lagarto de eludir a los depredadores.
Los autores estudiaron seis especies de anoles semiacuáticos y encontraron que todas poseían el rasgo de re-respiración, a pesar de que la mayoría de las especies estaban relacionadas a distancia. Si bien se ha estudiado extensamente la respiración de nuevo en artrópodos acuáticos como los escarabajos acuáticos, no se esperaba en lagartos debido a las diferencias fisiológicas entre artrópodos y vertebrados.
» La respiración de nuevo nunca se había considerado un mecanismo natural potencial para la respiración submarina en vertebrados», dice Luke Mahler, profesor asistente en EEB y supervisor de tesis de Boccia. «Pero nuestro trabajo muestra que esto es posible y que los anoles han implementado esta estrategia repetidamente en especies que usan hábitats acuáticos.»
Mahler y el coautor Richard Glor, de la Universidad de Kansas, observaron por primera vez a anoles en Haití en 2009, pero no pudieron llevar a cabo más observaciones o experimentos. Otra coautora, Lindsey Swierk, de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York, describió el mismo comportamiento en una especie costarricense en 2019. Estas primeras observaciones sugirieron que el re-respiración era una adaptación para el buceo, pero esta idea no se había probado hasta ahora.
Boccia se interesó por los anoles acuáticos después de encontrarse con uno en Panamá. Comenzó sus investigaciones de reinicio en Costa Rica en 2017 y continuó la investigación en Colombia y México.
Como señalan los autores, el rasgo de re-respiración puede haberse desarrollado porque la piel de los anoles es hidrófoba, repele el agua, una característica que probablemente evolucionó en los anoles porque los protege de la lluvia y los parásitos. Bajo el agua, las burbujas de aire se adhieren a la piel hidrófoba y, como resultado, se desarrolló la capacidad de explotar estas burbujas para respirar.
Si bien se requiere más trabajo para comprender cómo funciona el proceso en detalle, Boccia, Mahler y sus coautores sugieren diferentes formas en que puede funcionar el reinicio.
En su forma más simple, la burbuja de aire en el hocico de un lagarto probablemente actúa como un tanque de buceo, proporcionando a un animal sumergido un suministro de aire además del aire en sus pulmones. Esto es lo que los artrópodos acuáticos como los escarabajos acuáticos hacen para prolongar el tiempo que pueden permanecer sumergidos.
Los investigadores también sugieren que el proceso de re-respiración puede facilitar el uso del aire que se encuentra en las fosas nasales, la boca y la tráquea de un lagarto que de otra manera no sería utilizado por el lagarto en la respiración.
La burbuja también puede ayudar a eliminar el dióxido de carbono (CO2) residual del aire exhalado a través de un proceso que otros investigadores ya han observado en artrópodos acuáticos. Esos estudios concluyeron que debido a que el CO2 es altamente soluble en agua y debido a que el nivel de CO2 en las burbujas es más alto que en el agua circundante, el CO2 exhalado se disuelve en el agua circundante en lugar de volver a resucitar.
Finalmente, los autores especulan que la burbuja puede actuar como una branquias y absorber oxígeno del agua again de nuevo, algo ya observado en artrópodos. Boccia y Mahler están planeando nuevas investigaciones para confirmar si estos procesos de re-respiración se están produciendo con anoles.
Según Mahler, «Este trabajo enriquece nuestra comprensión de las formas creativas e inesperadas en que los organismos enfrentan los desafíos que plantean sus entornos. Eso es valioso en sí mismo, pero descubrimientos como este también pueden ser valiosos para los humanos a medida que buscamos soluciones a nuestros propios problemas desafiantes.»
» Es demasiado pronto para saber si el re-respiración de lagarto conducirá a alguna innovación humana en particular», dice Boccia, » Pero la biomimética del re-respiración puede ser una propuesta interesante para varios campos, incluida la tecnología de re-respiración de buceo, que motivó nuestro nombramiento de este fenómeno.»
Referencia: Boccia CK, Swierk L, Ayala-Varela FP, et al. Evolución repetida de la respiración submarina en lagartos Anolis de buceo. Biología Actual. doi: 10.1016 / j.cub.2021.04.040.
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