genomitutkimus
Toronton yliopiston evoluutiobiologien ryhmä on osoittanut, että Anolisiliskot eli anolit pystyvät hengittämään veden alla kuonoonsa takertuvan kuplan avulla.
Anolit ovat monimuotoinen liskojen ryhmä, jota tavataan kaikkialla trooppisessa Amerikassa. Jotkin anolit ovat purojen asiantuntijoita, ja nämä puoliksi vedessä elävät lajit sukeltavat usein veden alla välttääkseen saalistajia, missä ne voivat pysyä veden alla jopa 18 minuuttia.
”havaitsimme, että osittain vedessä elävät anolit hengittävät ilmaa kuplaan, joka takertuu ihoonsa”, kertoo Chris Boccia, tuore diplomi-insinööri Taiteiden tiedekunnasta & tieteen ekologian laitokselta & Evoluutiobiologia (EEB). Boccia on Current Biology-lehdessä tällä viikolla julkaistun löydöstä kertovan artikkelin pääkirjoittaja.
”liskot sitten hengittävät ilmaa uudelleen”, boccia sanoo, ”manööveri, jota olemme kutsuneet sukellustekniikan mukaan ”rebreathingiksi”.”
tutkijat mittasivat ilmakuplien sisältämän ilman happipitoisuuden (O2) ja havaitsivat sen vähentyneen ajan myötä, mikä vahvisti, että uudelleensyntynyt ilma osallistuu hengitykseen.
Rebreathing todennäköisesti kehittyi, koska kyky pysyä pidempään veden alla Lisää liskon mahdollisuuksia väistää saalistajia.
kirjoittajat tutkivat kuutta osittain vedessä elävää anolilajia ja havaitsivat, että kaikilla oli rebreathing-ominaisuus, vaikka useimmat lajit olivat kaukaista sukua toisilleen. Rebreathingia on tutkittu paljon vedessä elävillä niveljalkaisilla kuten vesikuoriaisilla, mutta liskoilla sitä ei osattu odottaa niveljalkaisten ja selkärankaisten fysiologisten erojen vuoksi.
”Rebreathingia ei ollut koskaan pidetty mahdollisena luonnollisena mekanismina selkärankaisten vedenalaiselle hengitykselle”, sanoo Luke Mahler, EEB: n apulaisprofessori ja Boccian opinnäytetyön ohjaaja. ”Mutta työmme osoittaa, että tämä on mahdollista ja että anolit ovat käyttäneet tätä strategiaa toistuvasti lajeissa, jotka käyttävät vesiympäristöjä.”
Mahler ja toinen kirjailija Richard Glor Kansasin yliopistosta havaitsivat anoles rebreathingin Haitissa ensimmäisen kerran vuonna 2009, mutta eivät kyenneet tekemään lisähavaintoja tai kokeita. Toinen kirjoittaja, Lindsey Swierk New Yorkin osavaltionyliopiston Binghamtonin yliopistosta kuvaili samaa käytöstä Costaricalaisella lajilla vuonna 2019. Nämä varhaiset havainnot viittasivat siihen, että rebreathing oli sopeutuma sukeltamiseen, mutta tätä ajatusta ei ollut ennen testattu.
Boccia kiinnostui vesianoleista kohdattuaan sellaisen Panamassa. Hän aloitti rebreathing-tutkimuksensa Costa Ricassa vuonna 2017 ja jatkoi tutkimuksia Kolumbiassa ja Meksikossa.
kuten kirjoittajat huomauttavat, rebreathing ominaisuus on saattanut kehittyä, koska anolien iho on hydrofobinen — se hylkii vettä — ominaisuus, joka todennäköisesti kehittyi anoleissa, koska se suojaa niitä sateelta ja loisilta. Veden alla ilmakuplat takertuvat hydrofobiseen ihoon ja sen seurauksena kehittyi kyky hyödyntää näitä kuplia hengitykseen.
vaikka prosessin yksityiskohtien ymmärtäminen vaatii lisätyötä, Boccia, Mahler ja heidän kanssakirjoittajansa ehdottavat erilaisia tapoja, joilla rebreathing voi toimia.
yksinkertaisimmillaan liskon kuonossa oleva ilmakupla toimii todennäköisesti sukellussäiliön tavoin ja tarjoaa veden alla elävälle eläimelle ilmaa keuhkoissaan olevan ilman lisäksi. Näin vedessä elävät niveljalkaiset, kuten vesikuoriaiset, tekevät pidentääkseen aikaa, jonka ne voivat olla veden alla.
tutkijat arvelevat myös, että rebreathing-prosessi voi helpottaa liskon nenäkäytävissä, suussa ja henkitorvessa olevan ilman käyttöä, jota lisko ei muuten käyttäisi hengityksessään.
kupla voi myös auttaa poistamaan uloshengitysilmasta hiilidioksidijätettä (CO2) menetelmällä, jonka muut tutkijat ovat jo havainneet vedessä elävissä niveljalkaisissa. Näissä tutkimuksissa päädyttiin siihen, että koska CO2 liukenee erittäin hyvin veteen ja koska CO2-pitoisuus kuplissa on korkeampi kuin ympäröivässä vedessä, uloshengitetty CO2 liukenee ympäröivään veteen sen sijaan, että se syntyisi uudelleen.
lopuksi kirjoittajat spekuloivat, että kupla voi toimia kiduksena ja absorboida happea vedestä – jälleen jotain, joka on jo havaittu niveljalkaisissa. Boccia ja Mahler suunnittelevat lisätutkimuksia varmistaakseen, tapahtuuko anoleilla näitä rebreathing-prosesseja.
Mahlerin mukaan ”tämä teos rikastuttaa ymmärrystämme luovista ja odottamattomista tavoista, joilla organismit vastaavat ympäristönsä asettamiin haasteisiin. Se on sinänsä arvokasta, mutta tämänkaltaiset löydöt voivat olla arvokkaita myös ihmisille, kun etsimme ratkaisuja omiin haastaviin ongelmiimme.”
” on liian aikaista sanoa, johtaako liskojen rebreathing mihinkään tiettyyn ihmisen innovaatioon”, boccia sanoo, ” mutta rebreathingin biomimiikka voi olla mielenkiintoinen ehdotus useilla aloilla – mukaan lukien sukellus-rebreathing-teknologia, joka motivoi nimeämään tämän ilmiön.”
viite: Boccia CK, Swierk L, Ayala-Varela FP, et al. Toistuva evoluutio Vedenalainen rebreathing sukellus Anolis liskoja. Nykyinen Biologia. doi: 10.1016/J. cub.2021.04.040.
tämä artikkeli on julkaistu uudelleen seuraavista aineistoista. Huomautus: materiaalia on saatettu muokata pituuden ja sisällön vuoksi. Lisätietoja antaa mainittu lähde.