Biólogos evolucionistas descobrem um mecanismo que permite aos lagartos respirar debaixo d’água

Anoles são um grupo diversificado de lagartos encontrados nas Américas tropicais. Alguns anoles são especialistas em riachos, e essas espécies semi-aquáticas freqüentemente mergulham debaixo d’água para evitar predadores, onde podem ficar submersos por até 18 minutos.

“Descobrimos que os anóis semiaquáticos respiram o ar em uma bolha que gruda em sua pele”, diz Chris Boccia, um recente mestrado em Ciências pelo Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da Faculdade de Artes e Ciências (EEB). Boccia é o autor principal de um artigo que descreve a descoberta publicada esta semana em Biologia atual.

“Os lagartos respiram o ar novamente”, diz Boccia, “uma manobra que chamamos de ‘respirar novamente’ após a tecnologia de mergulho.”

Os pesquisadores mediram o oxigênio (O_dois) conteúdo de ar nas bolhas e descobriu que diminuiu com o tempo, confirmando que o ar reinalado está envolvido na respiração.

A reinspiração provavelmente evoluiu porque a capacidade de permanecer submerso por mais tempo aumenta as chances do lagarto de escapar de predadores.

Os autores estudaram seis espécies de anoles semiaquáticos e descobriram que todas possuíam a característica de reinalação, apesar do fato de que a maioria das espécies eram parentes distantes. Embora a reinalação tenha sido amplamente estudada em artrópodes aquáticos, como os besouros aquáticos, não era esperada em lagartos devido às diferenças fisiológicas entre artrópodes e vertebrados.

“A reinspiração nunca foi considerada um mecanismo natural potencial para a respiração subaquática em vertebrados”, diz Luke Mahler, professor assistente da BSE e supervisor de tese de Boccia. “Mas nosso trabalho mostra que isso é possível e que os anoles têm repetidamente implantado essa estratégia em espécies que usam habitats aquáticos.”

Mahler e o coautor Richard Glor, da Universidade do Kansas, observaram a respiração anômala pela primeira vez no Haiti em 2009, mas não foram capazes de realizar outras observações ou experimentos. Otro coautor, Lindsey Swierk, de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York, describió el mismo comportamiento en una especie costarricense en 2019. Estas primeras observaciones sugirieron que la reinspiración era una adaptación para el buceo, pero esta idea no se había probado até agora.

Boccia se interessou por anoles aquáticos depois de encontrar um no Panamá. Ele começou sua pesquisa sobre renascimento na Costa Rica em 2017 e continuou a pesquisa na Colômbia e no México.

Como ressaltam os autores, o traço de reinalação pode ter se desenvolvido porque a pele dos anoles é hidrofóbica, repele água, característica que provavelmente evoluiu nos anoles por protegê-los da chuva e de parasitas. Sob a água, bolhas de ar aderem à pele hidrofóbica e, como resultado, a capacidade de explodir essas bolhas para respirar foi desenvolvida.

Embora seja necessário mais trabalho para entender como o processo funciona em detalhes, Boccia, Mahler e seus co-autores sugerem maneiras diferentes de como a reinspiração pode funcionar.

Em sua forma mais simples, a bolha de ar no focinho de um lagarto provavelmente age como um tanque de mergulho, fornecendo ao animal submerso um suprimento de ar além do ar em seus pulmões. Isso é o que os artrópodes aquáticos, como os besouros d’água, fazem para estender o tempo em que podem permanecer submersos.

Os pesquisadores também sugerem que o processo de reinalação pode facilitar o uso do ar encontrado nas passagens nasais, boca e traqueia de um lagarto, que o lagarto não usaria para respirar.

A bolha também pode ajudar a remover o dióxido de carbono residual (CO_dois) do ar exalado por um processo que outros pesquisadores já observaram em artrópodes aquáticos. Esses estudos concluíram que, porque o CO_dois é altamente solúvel em água e porque o nível de CO_dois nas bolhas é mais alto do que na água circundante, CO exalado_dois ele se dissolve na água circundante em vez de respirar novamente.

Por fim, os autores especulam que a bolha pode atuar como brânquias e absorver oxigênio da água, mais uma vez, o que já foi observado em artrópodes. Boccia e Mahler estão planejando pesquisas adicionais para confirmar se esses processos de reinalação ocorrem com anóis.

De acordo com Mahler, “Este trabalho enriquece nossa compreensão das maneiras criativas e inesperadas como os organismos lidam com os desafios colocados por seus ambientes. Isso é valioso por si só, mas descobertas como essa também podem ser valiosas para os humanos, enquanto buscamos soluções. aos nossos próprios problemas desafiadores. “

“É muito cedo para saber se os lagartos de reinalação levarão a alguma inovação humana em particular”, diz Boccia, “mas a biomimética de reinalação pode ser uma proposta interessante para vários campos, incluindo a tecnologia de reinalação de mergulho, que motivou nosso nome para esse fenômeno.”