A gatunek jaszczurki półwodnej tworzy bąbelki, dzięki którym oddycha pod wodą i unika drapieżników, a badania sugerują, że pełni ona istotną funkcję oddechową, prawdopodobnie podobną do fizycznych skrzeli owadów.
Wyniki nowego badania przeprowadzonego przez Binghamton University i State University of New York wykazały, że u małego gatunku jaszczurki półwodnej mogła rozwinąć się umiejętność „nurkowania”. Badanie wykazało, że anol wodny, występujący w lasach tropikalnych południowej Kostaryki, wytwarza nad nozdrzami specjalny bąbelek, umożliwiający oddychanie pod wodą i unikanie drapieżników.
Anole wodne zostały wcześniej udokumentowane przy użyciu bąbelków pod wodą przez Lindsey Swerk, adiunkta nauk biologicznych na Uniwersytecie Binghamton, która bada anole wodne. Kiedy te jaszczurki czują się zagrożone przez drapieżnika, nurkują pod wodę i wydychają bańkę nad głowami.
Według wykładowców Uniwersytetu Binghamton na Uniwersytecie Stanowym Nowego Jorku gatunek jaszczurki z Kostaryki mógł wyewoluować umiejętności umożliwiające nurkowanie, dzięki czemu może przebywać pod wodą przez 16 minut. Źródło: Uniwersytet w Binghamton, Uniwersytet Stanowy Nowego Jorku
Badanie funkcjonalnej roli pęcherzyków w oddychaniu jaszczurek
„Wiemy, że mogą przebywać pod wodą naprawdę długo. Wiemy też, że z tej bańki powietrza pobierają tlen” – powiedział Świerk. „Nie wiedzieliśmy, czy faktycznie istnieje jakakolwiek funkcjonalna rola tej bańki w oddychaniu. Czy zachowanie jaszczurek jest tylko skutkiem ubocznym właściwości ich skóry lub odruchem oddechowym, czy może ta bańka faktycznie pozwala im przebywać pod wodą dłużej niż, powiedzmy, bez bańki?”
Aby zbadać, czy bąbel pełni funkcjonalną rolę w oddychaniu, czy jest jedynie produktem ubocznym, Świerk nałożył na powierzchnię skóry jaszczurki substancję, która zapobiegałaby tworzeniu się pęcherzyków.
Wyniki eksperymentów dotyczące przetrwania jaszczurek pod wodą
„Skóra jaszczurki jest hydrofobowa. Zwykle powoduje to bardzo ścisłe przyleganie powietrza do skóry i tworzenie się pęcherzyków. Ale kiedy pokryjesz skórę emolientem, powietrze nie będzie już przylegać do powierzchni skóry, przez co nie będą mogły tworzyć się pęcherzyki” – stwierdził Świerk.
Świerk rejestrował liczbę bąbelków, które jaszczurki mogły wytworzyć i jak długo mogły przebywać pod wodą, i porównał je z jaszczurkami z grupy kontrolnej, którym pozwolono normalnie oddychać. Odkryła, że jaszczurki z grupy kontrolnej mogły przebywać pod wodą o 32% dłużej niż te z zaburzeniami tworzenia pęcherzyków.
„To naprawdę znaczące, ponieważ jest to pierwszy eksperyment, który naprawdę pokazuje adaptacyjne znaczenie baniek. Dzięki ponownemu oddychaniu bąbelki jaszczurki mogą dłużej przebywać pod wodą. Podejrzewaliśmy to wcześniej – widzieliśmy pewien wzór – ale tak naprawdę nie sprawdzaliśmy, czy spełnia to jakąś rolę funkcjonalną” – powiedział Świerk.
Odkrywanie szerszych implikacji i przyszłych badań
Badanie opublikowane w Listy z biologiipotwierdzili, że bańka pomaga jaszczurkom pozostać pod wodą przez dłuższy czas, zapewniając im schronienie przed drapieżnikami.
„Anole przypominają leśne nuggetsy z kurczaka. Zjadają je ptaki, zjadają je węże” – stwierdził Świek. „Więc wskakując do wody, mogą uciec przed wieloma drapieżnikami i pozostają nieruchomo pod wodą. Całkiem dobrze kamuflują się również pod wodą i pozostają pod wodą, dopóki niebezpieczeństwo nie minie. Wiemy, że mogą przebywać pod wodą co najmniej około 20 minut, ale prawdopodobnie dłużej”.
Idąc dalej, Świerk chce dowiedzieć się, czy jaszczurki wykorzystują bańkę jako coś, co nazywa się fizycznymi skrzelami. Fizyczne skrzela występują u owadów, które wykorzystują pęcherzyki do oddychania pod wodą. Owady mają mniejsze zapotrzebowanie na tlen, a ilość tlenu, która dyfunduje z wody do powietrza w bańce, wystarcza, aby je utrzymać. Anole wodne są prawdopodobnie zbyt duże, aby mogły być podtrzymywane jedynie przez tlen dyfundujący do bańki. Jedna z absolwentek Świerka, Alexandra Martin, testuje, czy fizyczne działanie przypominające skrzela pozwala jaszczurkom spędzać jeszcze więcej czasu pod wodą, zmieniając natlenienie wody i mierząc jego wpływ na czas nurkowania jaszczurek.
Świerk powiedział, że badania są ekscytujące, ponieważ naukowcy niewiele wiedzą na temat wykorzystania pęcherzyków u kręgowców, co może otworzyć drzwi do materiałów inspirowanych biologią. Po prostu interesujące jest poznanie nowego zachowania zwierząt.
„Ludzie rozmawiali ze mną o tym, jak bardzo kochają nurkowanie z akwalungiem i freedivingu oraz jak bardzo interesuje ich, w jaki sposób zwierzęta mogą robić to samo” – powiedział Świerk. „Istnieje zatem świetna okazja, aby wzbudzić zainteresowanie ludzi nauką poprzez powiązanie tego, co lubią robić, z tym, co ewoluowało w przyrodzie. Nawet u zwierząt, które wydają się pospolite – zawsze znajdujesz nowe rzeczy.”
Odniesienie: „Nowatorska adaptacja ponownego oddychania wydłuża czas nurkowania u jaszczurki półwodnej” Lindsey Świerk, 1 września 2024 r., Listy z biologii.
DOI: 10.1098/rsbl.2024.0371
