蜥蜴潛水高手Anolis可利用附著在鼻子上的氣泡在水下活動長達16分鐘
包括紐約州立大學賓漢姆頓大學的教師在內的一個進化生物學家小組表明,一些Anolis蜥蜴(或稱Anoles)已經適應了在水下使用粘附在它們鼻子上的氣泡來重新呼吸呼出的空氣。這種蜥蜴生活在新熱帶溪流沿岸,經常潛入水中避難,在水下停留長達16分鐘。
賓漢姆頓大學生物科學助理研究教授Lindsey Swierk在2019年記錄了這種生活在哥斯達黎加的動物行為,她曾震驚地看到這種小型爬行動物可以如此長時間地淹沒自己,並使用GoPro在水下記錄這一行為。
“很容易想像這些小而慢的西醫通過在水下躲避它們的捕食者獲得的優勢–它們真的很難被發現!”Swierk說。”但真正的問題是它們如何設法在水下呆這麼長時間。”
實驗中他們發現,這種可以被看成是半水生的蜥蜴可以通過”再呼吸”呼出的空氣在水下進行呼吸,這些空氣巧妙地被他們困在它們的皮膚和周圍的水中。
“我們發現,半水生蜥蜴將空氣呼入一個氣泡,這個氣泡附著在它們的皮膚上,”主要作者克里斯·博奇亞說,他是多倫多大學的一名剛畢業的科學碩士。”然後蜥蜴重新吸入空氣,根據水肺潛水技術,我們將這一操作稱為’再呼吸'”。
研究人員認為,他們在所有取樣的蜥蜴中觀察到的疏水性皮膚可能具有適應性,促進了經常潛水的物種的專門再呼吸的反復進化。基於空氣的再呼吸機制可能通過將口腔或腹腔的死腔空氣納入肺部,促進二氧化碳的清除,或允許從周圍的水吸收氧氣(即”物理鰓”機制)來提高潛水性能。該小組在再呼吸的氣泡內使用氧氣傳感器來確定蜥蜴是否從氣泡中消耗氧氣。研究人員發現它氣泡中的氧氣濃度隨著潛水時間的推移而減少,從而支持了這一觀點。
發現不同種類的半水生蜥蜴在進化上趨向於從其呼吸的氣泡中提取氧氣,這帶來了其他令人興奮的問題。舉例來說,一隻蜥蜴潛水的時間越長,從氣泡中消耗氧氣的速度就越低,這有可能解釋為鼴鼠的新陳代謝率隨著潛水時間的增加而降低。賓漢姆頓大學的研究生合著者亞歷山德拉·馬丁目前正在探索潛水期間身體冷卻是否有助於解釋這一現象。
“再呼吸從未被認為是脊椎動物水下呼吸的一個潛在的自然機制,”多倫多大學EEB專業助理教授、Boccia的論文導師Luke Mahler說。”但是我們的工作表明,這是可能的,而且在使用水生棲息地的物種中,這種蜥蜴已經反复部署了這種策略。”
斯維爾克和馬勒正在計劃未來的研究項目,以更好地了解與再呼吸有關的生理和行為的演變。Anoles是一個了不起的蜥蜴群體,這個分類群利用其環境優勢的多樣化方式的數量是令人難以置信的。