inför hotet om ett rovdjur, kommer semi-akvatiska anoler-en typ av ödla som är infödd i Amerika—att ta ett hopp av tro, kasta sig från stenar och dyka i vatten. Där, längst ner i snabbströmmande strömmar, kan de stanna nedsänkta i upp till 18 minuter och vänta tills det är säkert att krypa tillbaka på land.
men hur kan ödlor, vars lungor är utvecklade för god ole-luft, lyckas hålla andan så länge? Det verkar som om de inte behöver. Enligt en färsk studie utförd av evolutionsbiologer vid University of Toronto, dessa vattenälskande reptiler anställa sin egen form av dykning forskare träffande myntade ”rebreathing.”Tidigare har ekologer bara observerat denna teknik hos leddjur som spindlar och buggar.
studien, som publicerades denna månad i Current Biology, fann att anoler har en unik förmåga att andas under vattnet tack vare en luftbubbla som sitter ovanpå deras nosar. Med varje inandning och utandning expanderar luftbubblan och kontraherar, som en pulserande ballong. Detta gör att ödlorna kan suga in välbehövligt syre.
genom observationer upptäckte forskarna så snart ödlans hud rörde vatten, täckte ett submillimeterskikt av luft sin kropp, så att de kunde fånga in syre. De hänvisar till detta som en ”quicksilver foder.”
Luke Mahler, en biträdande professor vid Institutionen för ekologi och evolutionär biologi vid University of Toronto, vars laboratorium ledde projektet, sa att han först märkte detta fenomen oavsiktligt medan han var på en resa 2009 till Haiti.
där i de avlägsna norra bergen på ön finns en kritiskt hotad art av anole som kallas Anolis eugenegrahami. Mahler, som studerade den sällsynta undergruppen, hände vid återandning när han försiktigt kastade ett prov tillbaka i en klar, grund del av bäcken.
Snabbspolning fram till 2016, och en student av hans vid den tiden, Chris Boccia—projektets ledande forskare—åkte på en resa till Costa Rica för att observera en avlägsen släkting till den haitiska ödlan. Mahler bad honom att hålla ett öga på alla tecken på återandning. Visst nog, när han dunkades i vatten, såg Boccia den närliggande fyrbenta motsvarigheten använda en luftbehållare för att hålla sig nedsänkt.
för att bevisa att den otrygga luftdroppen hjälpte ödlorna att andas, var forskarna tvungna att visa bubblans syremättnad utarmad över tiden. För att göra detta vaggade de försiktigt fångade anoler för hand och sänkte dem försiktigt i vattentankar. Sedan riktade de en specialiserad sond mot luftbubblans centrum för att mäta syremättnad.
”det här är när erfarenhet av en grupp organismer kommer till nytta”, säger Mahler. Han har studerat anoler i mer än 10 år. ”Du skulle inte tro att du bara skulle kunna plocka upp en och dumpa den i en hink, men om du hanterar dem på ett avslappnat sätt blir de bekväma.”
en av de mest överraskande upptäckterna av projektet var att rebreathing inte var särskiljande för dykreptilierna—det var universellt i alla anoler som studien observerade, inklusive arter som inte hittades nära strömmar och de som är endemiska mot Colombia, Mexiko, Dominikanska Republiken, Jamaica, Ecuador och Costa Rica.
men de markbundna ödlorna var inte lika skickliga när det gällde att andas om. Detta indikerar att egenskapen uppstod i en förfäderpopulation för någon annan användning, sa Mahler, men var sedan skräddarsydd och specialiserad för dem som bor i små strömmar.
”beläggning av luft tror vi förmodligen uppstod för något annat ändamål som inte är relaterat till dykning, men har nu gett förmågan att överdriva denna återandningsmekanism till något ganska användbart”, säger Mahler, som tror att fältbaserade studier som detta är väsentliga för att avslöja ledtrådar till hur adaptiv utveckling fungerar.
upptäckten ger inte bara biologer insikt i hur evolutionen fungerar, men kan erbjuda viss potential för framtida applikationer, säger Mahler. Att lära sig mer om ytegenskaperna hos dessa undervattensandande ryggradsdjur, till exempel, kan leda till nya hydrofoba material eller filmer.
men det är många år bort. Nästa steg för Mahler är att förstå vad som får anolernas slinkiga skalor att stöta bort vatten. Han tror att det förmodligen har att göra med deras struktur, men det kan finnas en kemisk förklaring.
”den största ta hem är detta är bara en ganska cool innovation som ryggradsdjur har kommit med som inte var riktigt uppskattat innan,” Mahler säger.