一只吻部粘有再呼吸气泡的安乐蜥的近距离特写 图片来源：Lindsey Swierk
来自多伦多大学的一个进化生物学家团队发现，安乐蜥（Anolis lizards）能够借助粘附在其吻部的气泡在水下呼吸。
安乐蜥是一种分布在美洲热带地区的蜥蜴。它们中有一些是游泳高手，这些半水栖的品种能频繁地潜入水中躲避天敌，它们能够在水下停留长达18分钟。
此论文的第一作者Chris Boccia说：“我们发现，半水栖的安乐蜥会将气呼到粘附在皮肤上的气泡中。”Boccia是多伦多大学文理学院生态与进化生物学系（EEB）最近毕业的理学硕士。这篇论文发表于《当代生物学》（Current Biology）杂志。
Boccia说：“随后它们会重新吸入这些空气，这是我们在水肺潜水技术后，又发现的称之为‘再呼吸（rebreath）’的机制。”
研究人员测量了这些气泡中的空气氧含量，发现随着时间推移氧气含量会减少，这证明再吸入的空气与呼吸有关。
再呼吸很有可能是进化的产物，因为这种让蜥蜴在水下停留的能力增加了其躲避天敌的机会。
研究人员研究了6种半水栖安乐蜥后发现，虽然大多数品种亲缘关系很远，但它们全部具备再呼吸的能力。尽管再呼吸已经在水甲虫这样的水生节肢动物中得到了广泛研究，但由于节肢动物和脊椎动物的生理结构差异，人们并没有将其与蜥蜴相联系。
Luke Mahler是生态与进化生物学系的副教授，Boccia的论文导师。他说：“再呼吸从未被认作是脊椎动物水下呼吸的一种潜在的自然机制，但我们的研究表明，这在它们身上是可能的，多种半水栖安乐蜥都反复采用了这种机制。”
Mahler和来自堪萨斯大学的共同作者Richard Glor于2009年在海地首次观察到了安乐蜥的再呼吸，但随后未能开展进一步的观察和实验。另一位共同作者、来自纽约州立大学宾汉姆顿分校的Lindsey Swierk，于2019年描述了哥斯达黎加品种的相同行为。这些早期的观察说明，再呼吸是对潜水的一种适应，但这种观点至今未被证实。
一只在水下的安乐蜥，它的吻部有一个再呼吸气泡。图片来源：Lindsey Swierk
Boccia在巴拿马遇到水生安乐蜥后对其产生了兴趣。他于2017年在哥斯达黎加开始关于再呼吸的研究，并继续在哥伦比亚和墨西哥进行研究。
研究人员指出，再呼吸能力也许是由于安乐蜥的皮肤疏水才得以发展的，疏水即能把水排斥开来，这种特性可能因它能保护安乐蜥免遭雨水和寄生虫的侵害，而得以进化出来。在水下，气泡粘附在疏水的皮肤上，随后它们发展出了利用这些气泡呼吸的能力。
虽然还需要进一步的研究来理解这种过程具体是如何工作的，但Boccia、Mahler和同事们提出了再呼吸的一些可能的工作形式。
在最简单的一种形式中，蜥蜴的气泡起到了类似氧气瓶的作用，为其潜水时提供了除自身肺以外的空气补充。这就是水甲虫等水生节肢动物用来延长潜水时间的方式。
研究人员也认为再呼吸过程可能有助于安乐蜥利用鼻腔通道、口和气管中的空气，这些空气并不会被用于蜥蜴的正常呼吸。
气泡或许还有助于排走呼出的空气中的二氧化碳，这是一个其他研究人员已经在水生节肢动物上观察到的过程。他们的研究得出，由于二氧化碳的溶解度很高，而气泡中的二氧化碳水平又比周围的水更高，呼出的二氧化碳会溶解在水中而不是被再呼吸利用。
图片来源：pixabay
最后，作者们推测，气泡可能起着类似鳃的作用，并从水中吸取氧气，这也是从节肢动物上观察到的现象。Boccia和Mahler正计划通过更进一步的研究以验证这些再呼吸过程是否发生在安乐蜥身上。
据Mahler所说，“生物体以充满创造力且意想不到的方式应对环境中出现的挑战，这项研究丰富了我们对这些方式的理解。这对它们本身就很有意义，但这样的发现对人类也很有价值，因为人类也在为自身面临的的挑战寻找解决方法。”
Boccia说：“现在断言安乐蜥的再呼吸能否引起某种人类的创新还为时尚早。但再呼吸的仿生或许能为很多领域提供有意思的可能，包括水肺潜水再呼吸技术，它启发了我们为这种现象命名。”
翻译：卢大山
审校：赵冰莹
引进来源：多伦多大学
本文来自：中国数字科技馆
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