生物世界

众所周知，氧气是地球上绝大部分生物生存的必要条件之一，但在陆地上，基于空气的呼吸方式极大地限制了原始陆生动物对水生环境的利用。

原始两栖生物还原图

为了获得水中世界的“入场券”，少数昆虫和节肢动物在长期的进化中将自身的角质层变得更加粗糙且多毛，这样一来，当它们进入水中时，会在身体表面形成一个微小的“储气泡”，作为它们在水中的主要氧气来源。

趴在水底的安乐蜥

安乐蜥属于一种小型的变色蜥蜴，其分布范围主要集中在大西洋的加勒比海域，尤其是大安的列斯群岛，大约有110余种安乐蜥生活在该群岛之上。

自上之下为不同种安乐蜥的生活区域，分别为树冠、树枝、树干和草丛

别看品种挺多的，它们之间却没有多深的血缘关系，尽管这些蜥蜴都有着可卷曲的尾巴、地衣状图案的背部和略微过低的“底盘”，但这些特征都是不同种安乐蜥为了应对相同自然环境所表现出的趋同进化。

牙买加巨蜥

2009年，当时正在海地对野外安乐蜥进行科考的进化生物学家卢克·马勒发现一个奇怪的现象，一只伪装成石头颜色的棕色安乐蜥见到他后，或许是感受到威胁，居然一头跳入了清澈的溪水中，当卢克蹲下来观察时，他注意到在水下的安乐蜥鼻头上正鼓起一个小气泡，随后又消失不见，看起来似乎在反复地将空气吸进和呼出气泡。

正在水下呼气的安乐蜥

由于当天原定考察计划时间很紧，卢克不得不前往他的下一个研究地点，对这个现象也只能草草地做了一下记录，更遗憾的是，2010年海地发生里氏7.0级大地震，导致之后的加勒比海野外考察计划也被取消了。

时隔八年，卢克依旧对那只伏在水底“吐泡泡”的安乐蜥念念不忘，于是将“泡泡头”蜥蜴的故事分享给了他的学生Christopher K. Boccia。得知这个消息的Boccia也丝毫不含糊，直接招呼同事赶往哥伦比亚寻找会“吐泡泡”的安乐蜥。

前往哥伦比亚的小分队

趁着夜色，研究人员收集了300只“泡泡头”蜥蜴代表，其中位于溪流附近的有120只，在溪流之外的有180只。

返回露营地后，Boccia 和同事缓缓地将每只蜥蜴浸泡在装有河水的容器中，结果发现，几乎所有的安乐蜥鼻头上都鼓起了一个气泡，不同种蜥蜴吐泡泡的位置也有不同，而且相较于陆栖蜥蜴，半水栖蜥蜴在水中“潜水”的时间更久，其中一只巴克安乐蜥甚至在水中待了18分钟之久。

五种半水生安乐蜥的气泡位置

Boccia将安乐蜥这种呼吸方式称为水下“再呼吸”，他猜测与半水栖昆虫的“物理鳃”有着异曲同工之妙。于是他沿用了一个世纪前科学家测算水中气泡空气成分的传统方法——“戳泡泡”。

研究人员 Chris Boccia（左）和他的同事 James 准备将氧气探头插入蜥蜴的气泡中。

依照猜测，如果水中的安乐蜥正在呼吸，那么气泡中的氧气分压应该会随着时间的推移而下降，慢慢由21%逐渐下降并接近于0（这里的百分比是指分压梯度，而不是浓度梯度）。而呼出的二氧化碳易溶于水，因此气泡中二氧化碳浓度不会太高。

通过实验，Boccia印证了这一猜测。此外，根据实验数据所得出的氧气下降曲线，他认为安乐蜥为了保持更长时间待在水中，减缓了它们自身的新陈代谢，同时随着气泡中氧气含量逐渐下降，安乐蜥鼻头上的气泡甚至还能从水中吸收溶解氧进行补充。

至于这些安乐蜥为何可以产生气泡，在于它们的身体表面的疏水性鳞片，因此，当它们进入水中后，在它们的鳞片表面就形成了一层薄薄的“空气盔甲”。安乐蜥在水中呼气时，空气从鼻孔排出并将体表的“盔甲”吹得鼓起来，就像吹气球一样。

诶，我吹起来了，我又收回去了

那么问题来了，大家觉得会有安乐蜥用力过猛将“泡泡”吹破吗？

- 作者信息 -鱼鱼  中国科普作家协会优秀科普作品银奖获得者，清蒸鱼头、麻辣鱼头等各种鱼头爱好者。

   主要参考来源：

【1】 https://www.nationalgeographic.com/science/article/lookalike-lizards-and-the-predictability-of-evolution

【2】 https://www.anoleannals.org/2021/05/12/repeated-evolution-of-underwater-rebreathing-in-diving-anolis-lizards/

【3】https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)00575-3

【4】 https://journals.biologists.com/jeb/article/216/2/164/11640/Physical-gills-in-diving-insects-and-spiders

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