Close-up van 'n Anolis-akkedis met 'n herasemende borrel op sy snoet. Krediet: Lindsey Swierk
’n Span evolusionêre bioloë van die Universiteit van Toronto het getoon dat Anolis-akkedisse, of anoles, onder water kan asemhaal met behulp van ’n borrel wat aan hul snoete kleef.
Anole is 'n diverse groep akkedisse wat oral in die tropiese Amerikas voorkom. Sommige anole is stroomspesialiste, en hierdie semi-akwatiese spesies duik gereeld onder water om roofdiere te vermy, waar hulle vir so lank as 18 minute onder water kan bly.
"Ons het gevind dat semi-akwatiese anole lug uitasem in 'n borrel wat aan hul vel kleef," sê Chris Boccia, 'n onlangse Meestersgraad-gegradueerde van die Fakulteit Lettere en Wetenskap se Departement Ekologie en Evolusionêre Biologie (EEB). Boccia is hoofskrywer van 'n referaat wat die bevinding beskryf wat hierdie week gepubliseer is in Huidige Biologie.
"Die akkedisse asem dan weer die lug in," sê Boccia, "'n maneuver wat ons 'herasem' genoem het na die skubaduiktegnologie."
Die navorsers het die suurstof- (O2)-inhoud van die lug in die borrels gemeet en gevind dat dit mettertyd afgeneem het, wat bevestig dat herinademde lug by respirasie betrokke is.
Herasemhaling het waarskynlik ontwikkel omdat die vermoë om langer onder water te bly, die akkedis se kanse verhoog om roofdiere te ontwyk.
’n Onderwater Anolis-akkedis met ’n borrel wat weer asemhaal op sy snoet. Krediet: Lindsey Swierk
Die skrywers het ses spesies semi-akwatiese anole bestudeer en gevind dat almal die herasemende eienskap besit, ten spyte van die meeste spesies wat ver verwant is. Terwyl herasemhaling omvattend bestudeer is by akwatiese geleedpotiges soos waterkewers, is dit nie in akkedisse verwag nie weens fisiologiese verskille tussen geleedpotiges en gewerwelde diere.
"Herasemhaling is nog nooit as 'n potensiële natuurlike meganisme vir onderwater-respirasie by gewerwelde diere beskou nie," sê Luke Mahler, 'n assistent-professor in EEB en Boccia se proefskrifstudieleier. "Maar ons werk wys dat dit moontlik is en dat anole hierdie strategie herhaaldelik in spesies wat akwatiese habitatte gebruik ontplooi het."
Mahler en mede-outeur Richard Glor, van die Universiteit van Kansas, het die eerste keer in 2009 anole waargeneem wat herasem in Haïti, maar was nie in staat om verdere waarnemings of eksperimente uit te voer nie. Nog 'n mede-outeur, Lindsey Swierk, van die Binghamton Universiteit, State University of New York, het dieselfde gedrag in 'n Costa Ricaanse spesie in 2019 beskryf. Hierdie vroeë waarnemings het voorgestel dat herasemhaling 'n aanpassing vir duik was, maar hierdie idee is nie getoets tot nou.
Boccia het in akwatiese anole begin belangstel nadat hy een in Panama teëgekom het. Hy het sy herhalingsondersoeke in Costa Rica in 2017 begin en die navorsing in Colombia en Mexiko voortgesit.
Soos die skrywers uitwys, kan die herasemeienskap ontwikkel het omdat anole se vel hidrofobies is - dit stoot water af - 'n eienskap wat waarskynlik in anole ontwikkel het omdat dit hulle teen reën en parasiete beskerm. Onder water kleef lugborrels aan hidrofobiese vel, en die vermoë om hierdie borrels vir asemhaling te ontgin, het gevolglik ontwikkel.
Terwyl verdere werk nodig is om te verstaan hoe die proses in detail werk, stel Boccia, Mahler en hul mede-outeurs verskillende maniere voor waarop herasem kan funksioneer.
In sy eenvoudigste vorm, die lugborrel op 'n akkedis se snoet dien waarskynlik soos 'n skubadenk, wat 'n ondergedompelde dier voorsien van 'n toevoer van lug bykomend tot die lug in sy longe. Dit is wat akwatiese geleedpotiges soos waterkewers doen om die tyd te verleng wat hulle onder water kan bly.
Die navorsers stel ook voor dat die herasemingsproses die gebruik van lug wat in 'n akkedis se neusgange, mond en lugpyp gevind kan word, kan vergemaklik wat andersins nie deur die akkedis in asemhaling gebruik sou word nie.
Die borrel kan ook help om afvalkoolstofdioksied (CO2) uit uitgeasemde lug te ontslae te raak deur 'n proses wat ander navorsers reeds by akwatiese geleedpotiges waargeneem het. Daardie studies het tot die gevolgtrekking gekom dat omdat CO2 hoogs oplosbaar in water is en omdat die vlak van CO2 in die borrels hoër is as in die omliggende water, uitgeasemde CO2 in die omliggende water oplos eerder as om weer ingeasem te word.
Ten slotte spekuleer die skrywers dat die borrel as 'n kieu kan optree en suurstof uit die water kan absorbeer - weereens iets wat reeds by geleedpotiges waargeneem is. Boccia en Mahler beplan verdere navorsing om te bevestig of hierdie herasemingsprosesse met anole plaasvind.
Volgens Mahler, “Hierdie werk verryk ons begrip van die kreatiewe en onverwagte maniere waarop organismes die uitdagings wat hul omgewings stel, die hoof bied. Dit is waardevol in eie reg, maar ontdekkings soos hierdie kan ook waardevol wees vir mense terwyl ons oplossings soek vir ons eie uitdagende probleme.”
"Dit is te vroeg om te sê of herasemhaling van akkedis sal lei tot enige spesifieke menslike innovasies," sê Boccia, "maar bionabootsing van herasem kan 'n interessante voorstel vir verskeie velde wees - insluitend skubaduik-herasemtegnologie, wat ons benoeming van hierdie verskynsel gemotiveer het. ”
Verwysing: “Herhaalde evolusie van onderwater-herasemhaling tydens duik anole akkedisse” deur Christopher K. Boccia, Lindsey Swierk, Fernando P. Ayala-Varela, James Boccia, Isabela L. Borges, Camilo Andres Estupiñán, Alexandra M. Martin, Ramón E. Martínez-Grimaldo, Sebastian Ovalle, Shreeram Senthivasan, Ken S Toyama, María del Rosario Castañeda, Andrés García, Richard E. Glor en D. Luke Mahler, 12 Mei 2021, Huidige Biologie.
DOI: 10.1016 / j.cub.2021.04.040
Mahler se deelname aan die navorsing is ondersteun deur 'n NSERC Discovery Grant en 'n Harvard Universiteit Ken Miyata Veldnavorsingstoekenning. Boccia se deelname is ondersteun deur 'n NSERC CGS M Grant, 'n National Geographic Young Explorer Grant en 'n Sigma Xi Grant in Aid of Research.
