Angesichts der Bedrohung durch ein Raubtier werden semi-aquatische Anolen — eine in Amerika beheimatete Eidechsenart — einen Glaubenssprung machen, sich von Felsen werfen und ins Wasser tauchen. Dort, am Grund schnell fließender Bäche, können sie bis zu 18 Minuten unter Wasser bleiben und warten, bis es sicher ist, wieder an Land zu kriechen.
Aber wie können Eidechsen, deren Lungen für gute alte Luft entwickelt sind, es schaffen, so lange den Atem anzuhalten? Nun, es scheint, sie müssen nicht. Laut einer kürzlich von Evolutionsbiologen an der Universität von Toronto durchgeführten Studie, Diese wasserliebenden Reptilien verwenden ihre eigene Form des Tauchens, die Forscher treffend als „Rückatmen“ bezeichnet haben.“ Bisher haben Ökologen diese Technik nur bei Arthropoden wie Spinnen und Käfern beobachtet.
Die Studie, die diesen Monat in Current Biology veröffentlicht wurde, ergab, dass Anolen dank einer Luftblase, die auf ihren Schnauzen sitzt, eine einzigartige Fähigkeit haben, unter Wasser zu atmen. Bei jedem Ein- und Ausatmen dehnt sich die Luftblase aus und zieht sich zusammen, wie ein pulsierender Ballon. Dadurch können die Eidechsen den dringend benötigten Sauerstoff ansaugen.
Durch Beobachtungen entdeckten die Wissenschaftler, sobald die Haut der Eidechse Wasser berührte, beschichtete eine Submillimeter-Luftschicht ihren Körper, so dass sie Sauerstoff einfangen konnten. Sie bezeichnen dies als „Quecksilber“.“
Luke Mahler, ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Universität von Toronto, dessen Labor das Projekt leitete, sagte, er habe dieses Phänomen zum ersten Mal zufällig auf einer Reise nach Haiti im Jahr 2009 bemerkt.
Dort in den abgelegenen nördlichen Bergen der Insel befindet sich eine vom Aussterben bedrohte Art von Anole namens Anolis eugenegrahami. Mahler, der die seltene Untergruppe untersuchte, atmete zufällig wieder ein, als er ein Exemplar vorsichtig in einen klaren, flachen Abschnitt des Baches zurückwarf.
Schneller Vorlauf bis 2016, und ein Student von ihm zu der Zeit, Chris Boccia — der leitende Forscher des Projekts — ging auf eine Reise nach Costa Rica, um einen entfernten Verwandten der haitianischen Eidechse zu beobachten. Mahler bat ihn, nach Anzeichen von Wiederatmung Ausschau zu halten. Sicher genug, als Boccia in Wasser getaucht wurde, sah er, wie das benachbarte vierbeinige Gegenstück ein Luftreservoir benutzte, um unter Wasser zu bleiben.
Um zu beweisen, dass der prekär sitzende Lufttropfen den Eidechsen beim Atmen half, mussten die Forscher zeigen, dass die Sauerstoffsättigung der Blase im Laufe der Zeit nachließ. Um dies zu tun, wiegten sie einen solchen Gegenstand vorsichtig von Hand und tauchten ihn vorsichtig in Wassertanks ein. Dann richteten sie eine spezielle Sonde auf das Zentrum der Luftblase, um die Sauerstoffsättigung zu messen.
„Dann ist es praktisch, Erfahrung mit einer Gruppe von Organismen zu haben“, sagt Mahler. Er studiert seit mehr als 10 Jahren Anoles. „Sie würden nicht denken, dass Sie in der Lage wären, einfach einen aufzuheben und in einen Eimer zu werfen, aber wenn Sie entspannt damit umgehen, fühlen sie sich wohl.“
Eine der überraschendsten Entdeckungen des Projekts war, dass die Rückatmung für die tauchenden Reptilien nicht charakteristisch war — sie war in allen beobachteten Anolen universell, einschließlich Arten, die nicht in der Nähe von Bächen gefunden wurden, und solche, die in Kolumbien, Mexiko, der Dominikanischen Republik, Jamaika, Ecuador und Costa Rica endemisch sind.
Die an Land gebundenen Eidechsen waren jedoch nicht so geschickt, wenn es darum ging, wieder zu atmen. Dies deutet darauf hin, dass das Merkmal in einer Ahnenpopulation für eine andere Verwendung entstand, Mahler sagte, wurde aber dann auf diejenigen zugeschnitten und spezialisiert, die an kleinen Bächen wohnen.
“ Die Beschichtung von Luft, von der wir denken, dass sie wahrscheinlich für einen anderen Zweck entstanden ist, der nichts mit dem Tauchen zu tun hat, aber jetzt die Fähigkeit gegeben hat, diesen Rückatmungsmechanismus in etwas sehr Nützliches zu übertreiben“, sagt Mahler, der glaubt, dass feldbasierte Studien wie diese wesentlich sind, um Hinweise darauf zu finden, wie adaptive Evolution funktioniert.
Die Entdeckung bietet Biologen nicht nur einen Einblick in die Funktionsweise der Evolution, sondern könnte auch ein gewisses Potenzial für zukünftige Anwendungen bieten, sagt Mahler. Mehr über die Oberflächeneigenschaften der Haut dieser unterwasseratmenden Wirbeltiere zu erfahren, könnte beispielsweise zu neuen hydrophoben Materialien oder Filmen führen.
Aber das ist noch viele Jahre entfernt. Der nächste Schritt für Mahler ist zu verstehen, was bewirkt, dass die schleichenden Schuppen der Anolen Wasser abstoßen. Er glaubt, dass es wahrscheinlich mit ihrer Struktur zu tun hat, aber es könnte eine chemische Erklärung geben.
„Das größte mit nach Hause nehmen ist, dass dies nur eine ziemlich coole Innovation ist, die Wirbeltiere entwickelt haben, die vorher nicht wirklich geschätzt wurde“, sagt Mahler.