Genomics Research
ett team av evolutionära biologer från University of Toronto har visat att Anolis ödlor, eller anoler, kan andas under vattnet med hjälp av en bubbla som klamrar sig fast vid sina nosar.
Anoler är en mångfaldig grupp ödlor som finns i hela tropiska Amerika. Vissa anoler är strömspecialister, och dessa halvvattenlevande arter dyker ofta under vattnet för att undvika rovdjur, där de kan förbli nedsänkta så länge som 18 minuter.
”vi fann att semi-akvatiska anoler andas ut luft i en bubbla som klamrar sig fast vid deras hud”, säger Chris Boccia, en ny civilingenjörsexamen från Fakulteten för konst & vetenskapens avdelning för ekologi & evolutionär biologi (EEB). Boccia är huvudförfattare till ett papper som beskriver upptäckten som publicerades i veckan i Current Biology.
”ödlorna inhalerar sedan luften”, säger Boccia, ”en manöver som vi har kallat ”rebreathing” efter dyktekniken.”
forskarna mätte syreinnehållet (O2) i luften i bubblorna och fann att det minskade med tiden, vilket bekräftade att återandad luft är involverad i andning.
Rebreathing sannolikt utvecklats eftersom förmågan att stanna nedsänkt längre ökar ödlan chanser att undkomma rovdjur.
författarna studerade sex arter av semi-akvatiska anoler och fann att alla hade rebreathing drag, trots att de flesta arter är avlägset besläktade. Medan återandning har studerats i stor utsträckning i vattenlevande leddjur som vattenbaggar, förväntades det inte i ödlor på grund av fysiologiska skillnader mellan leddjur och ryggradsdjur.
”Återandning hade aldrig betraktats som en potentiell naturlig mekanism för andning under vattnet hos ryggradsdjur”, säger Luke Mahler, biträdande professor i EEB och Boccias avhandlingshandledare. ”Men vårt arbete visar att detta är möjligt och att anoler har använt denna strategi upprepade gånger i arter som använder vattenlevande livsmiljöer.”
Mahler och medförfattare Richard Glor, från University of Kansas, observerade först anoles rebreathing i Haiti 2009 men kunde inte utföra ytterligare observationer eller experiment. En annan medförfattare, Lindsey Swierk, Från Binghamton University, State University of New York, beskrev samma beteende hos en Costaricansk Art 2019. Dessa tidiga observationer antydde att återandning var en anpassning för dykning, men den här tanken hade inte testats förrän nu.
Boccia blev intresserad av vattenlevande anoler efter att ha stött på en i Panama. Han började sina återandningsundersökningar i Costa Rica 2017 och fortsatte forskningen i Colombia och Mexiko.
som författarna påpekar kan rebreathing-egenskapen ha utvecklats eftersom anoles hud är hydrofob-den stöter bort vatten-en egenskap som sannolikt utvecklats i anoler eftersom den skyddar dem från regn och parasiter. Under vattnet klamrar sig luftbubblor på hydrofob hud och förmågan att utnyttja dessa bubblor för andning utvecklas som ett resultat.
medan ytterligare arbete krävs för att förstå hur processen fungerar i detalj, föreslår Boccia, Mahler och deras medförfattare olika sätt på vilka återandning kan fungera.
i sin enklaste form fungerar luftbubblan på en ödlas nos sannolikt som en dykningstank, vilket ger ett nedsänkt djur en tillförsel av luft utöver luften i lungorna. Detta är vad vattenlevande leddjur som vattenbaggar gör för att förlänga tiden de kan förbli nedsänkta.
forskarna föreslår också att återandningsprocessen kan underlätta användningen av luft som finns i en ödlas näspassager, mun och luftrör som annars inte skulle användas av ödlan vid andning.
bubblan kan också hjälpa till att avlägsna koldioxid (CO2) från utandad luft genom en process som andra forskare redan har observerat i vattenlevande Leddjur. Dessa studier drog slutsatsen att eftersom CO2 är mycket lösligt i vatten och eftersom nivån av CO2 i bubblorna är högre än i det omgivande vattnet, upplöses utandad CO2 i det omgivande vattnet snarare än att andas om.
slutligen spekulerar författarna att bubblan kan fungera som en gill och absorbera syre från vattnet-igen, något som redan observerats hos leddjur. Boccia och Mahler planerar ytterligare forskning för att bekräfta om dessa återandningsprocesser förekommer med anoler.
enligt Mahler, ” detta arbete berikar vår förståelse för de kreativa och oväntade sätt som organismer möter de utmaningar som deras miljöer ställer. Det är värdefullt i sig, men upptäckter som detta kan också vara värdefulla för människor när vi söker lösningar på våra egna utmanande problem.”
”det är för tidigt att berätta om lizard rebreathing kommer att leda till några speciella mänskliga innovationer”, säger Boccia, ”men biomimicry of rebreathing kan vara ett intressant förslag för flera områden-inklusive scuba-diving rebreathing technology, vilket motiverade vår namngivning av detta fenomen.”
referens: Boccia CK, Swierk L, Ayala-Varela FP, et al. Upprepad utveckling av återandning under vattnet i dykning Anolis ödlor. Nuvarande Biologi. doi: 10.1016/j.unge.2021.04.040.
denna artikel har publicerats från följande material. Observera: material kan ha redigerats för längd och innehåll. För ytterligare information, kontakta den citerade källan.