Ricerca genomica
Un team di biologi evoluzionisti dell’Università di Toronto ha dimostrato che le lucertole di Anolis, o anole, sono in grado di respirare sott’acqua con l’aiuto di una bolla aggrappata ai loro musi.
Gli Anoles sono un gruppo eterogeneo di lucertole presenti in tutte le Americhe tropicali. Alcuni anoli sono specialisti del flusso e queste specie semi-acquatiche si immergono frequentemente sott’acqua per evitare i predatori, dove possono rimanere sommerse per 18 minuti.
” Abbiamo scoperto che gli anoli semi-acquatici espirano l’aria in una bolla che si aggrappa alla loro pelle”, afferma Chris Boccia, un recente Master of Science laureato presso la Facoltà di Scienze & Dipartimento di Ecologia della Scienza & Biologia evolutiva (EEB). Boccia è autore principale di un documento che descrive la scoperta pubblicata questa settimana su Current Biology.
” Le lucertole poi ri-inalare l’aria, “dice Boccia,” una manovra che abbiamo chiamato ‘rebreathing’ dopo la tecnologia scuba-diving.”
I ricercatori hanno misurato il contenuto di ossigeno (O2) dell’aria nelle bolle e hanno scoperto che è diminuito nel tempo, confermando che l’aria rigenerata è coinvolta nella respirazione.
Il Rebreathing si è probabilmente evoluto perché la capacità di rimanere sommersa più a lungo aumenta le possibilità della lucertola di eludere i predatori.
Gli autori hanno studiato sei specie di anole semi-acquatiche e hanno scoperto che tutte possedevano il tratto di rebreathing, nonostante la maggior parte delle specie fosse lontanamente imparentata. Mentre il rebreathing è stato studiato estesamente in artropodi acquatici come coleotteri dell’acqua, non era previsto in lucertole a causa delle differenze fisiologiche fra artropodi e vertebrati.
“Il Rebreathing non era mai stato considerato come un potenziale meccanismo naturale per la respirazione subacquea nei vertebrati”, afferma Luke Mahler, assistente professore nell’EEB e supervisore della tesi di Boccia. “Ma il nostro lavoro dimostra che questo è possibile e che gli anoli hanno implementato questa strategia ripetutamente in specie che utilizzano habitat acquatici.”
Mahler e il coautore Richard Glor, dell’Università del Kansas, hanno osservato per la prima volta il rebreathing di anoles ad Haiti nel 2009, ma non sono stati in grado di effettuare ulteriori osservazioni o esperimenti. Un altro coautore, Lindsey Swierk, della Binghamton University, State University of New York, ha descritto lo stesso comportamento in una specie costaricana nel 2019. Queste prime osservazioni suggerivano che il rebreathing fosse un adattamento per le immersioni, ma questa idea non era stata testata fino ad ora.
Boccia si interessò agli anoli acquatici dopo averne incontrato uno a Panama. Ha iniziato le sue indagini di rebreathing in Costa Rica in 2017 e ha continuato la ricerca in Colombia e Messico.
Come sottolineano gli autori, il tratto di rebreathing potrebbe essersi sviluppato perché la pelle degli anoli è idrofoba-respinge l’acqua-una caratteristica che probabilmente si è evoluta negli anoli perché li protegge dalla pioggia e dai parassiti. Sott’acqua, bolle d’aria si aggrappano alla pelle idrofobica e la capacità di sfruttare queste bolle per la respirazione sviluppato come risultato.
Mentre sono necessari ulteriori lavori per capire come funziona il processo in dettaglio, Boccia, Mahler e i loro coautori suggeriscono diversi modi in cui il rebreathing può funzionare.
Nella sua forma più semplice, la bolla d’aria sul muso di una lucertola probabilmente agisce come un serbatoio subacqueo, fornendo un animale sommerso con una riserva d’aria in aggiunta all’aria nei polmoni. Questo è ciò che fanno gli artropodi acquatici come i coleotteri dell’acqua per prolungare il tempo in cui possono rimanere sommersi.
I ricercatori suggeriscono anche che il processo di rebreathing può facilitare l’uso di aria trovata nei passaggi nasali, nella bocca e nella trachea di una lucertola che altrimenti non sarebbe utilizzata dalla lucertola nella respirazione.
La bolla può anche aiutare a liberare i rifiuti di anidride carbonica (CO2) dall’aria espirata attraverso un processo che altri ricercatori hanno già osservato negli artropodi acquatici. Tali studi hanno concluso che, poiché la CO2 è altamente solubile in acqua e poiché il livello di CO2 nelle bolle è superiore a quello dell’acqua circostante, la CO2 espirata si dissolve nell’acqua circostante piuttosto che essere ritrattata.
Infine, gli autori ipotizzano che la bolla possa agire come una branchia e assorbire ossigeno dall’acqua again ancora una volta, qualcosa già osservato negli artropodi. Boccia e Mahler stanno pianificando ulteriori ricerche per confermare se questi processi di rebreathing si stanno verificando con anoli.
Secondo Mahler, “Questo lavoro arricchisce la nostra comprensione dei modi creativi e inaspettati in cui gli organismi affrontano le sfide poste dai loro ambienti. Questo è prezioso di per sé, ma scoperte come questa possono anche essere preziose per gli esseri umani mentre cerchiamo soluzioni ai nostri problemi impegnativi.”
” È troppo presto per dire se il rebreathing di lucertola porterà a particolari innovazioni umane”, afferma Boccia, ” Ma la biomimetria del rebreathing può essere una proposta interessante per diversi campi-inclusa la tecnologia di rebreathing per le immersioni subacquee, che ha motivato la nostra denominazione di questo fenomeno.”
Riferimento: Boccia CK, Swierk L, Ayala-Varela FP, et al. Evoluzione ripetuta del rebreathing subacqueo nelle immersioni Anolis lucertole. Biologia corrente. doi: 10.1016 / j.cub.2021.04.040.
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