Jest dość zdumiewające, że zwierzę lądowe tak duże, jak Bolitoglossa robusta, salamandra z Kostaryki, może spędzić całe życie nie zaczerpnąwszy ani razu oddechu i zamiast tego całkowicie polega na wymianie gazów poprzez skórę.
Dziś Dzień Darwina. Zastanawialiśmy się nad pytaniem, o czym w ten nadzwyczajny dzień opowiedzieć, ale na szczęście Piotr Naskręcki przerwał długie milczenie i opowiedział o jednym z dziwactw, a zarazem cudów ewolucji. Charles Darwin nauczył nas dostrzegać cudy i na szczęście wśród tysięcy biologów są również wspaniali gawędziarze, którzy nie tylko śledzą, co odkryli inni, nie tylko sami dokonują odkryć, ale potrafią o tym pięknie opowiedzieć nam, laikom. Piotr Naskręcki to w dodatku mistrz fotografii, więc zapraszamy na danie specjalne z okazji Dnia Darwina.
Z wszystkich narządów mojego ciała najbardziej nie chciałbym rozstawać się (może z wyjątkiem oczu) z płucami. Wydaje się, że potrzebujemy ich bardziej niż czegokolwiek innego. To prawda, te wszystkie inne kawałki też są potrzebne, ale płuca wydają się wyjątkowo przydatne. Bez nich mózg przestaje pracować w ciągu kilku minut, układ krążeniowy traci główny powód istnienia i procesy biochemiczne w każdej właściwie komórce ciała nagle zatrzymują się. Jak koszmarny, nadmuchiwany św. Mikołaj przed domem mojego sąsiada, skomplikowana budowla ciała ludzkiego natychmiast zapada się, jeśli odcina się dopływ powietrza. Wydaje się, że jeśli jesteś kręgowcem lądowym, lepiej, żebyś miał płuca, bo inaczej nie przetrwasz długo. Niemniej, wbrew zdrowemu rozsądkowi, istnieje grupa zwierząt lądowych, które całkowicie pozbyły się płuc i odniosły wielki sukces, wygrywając konkurencję ze swoimi zaopatrzonymi w płuca krewnymi zarówno pod względem liczby gatunków, jak zbiorowej biomasy. Są to salamandry bezpłucnikowate z rodziny Plethodontidae.
Salamandra czerwonogrzbietowa (Plethodon cinereus), małe, skromne zwierzę, powszechne na wschodzie Stanów Zjednoczonych, jest cudem ewolucji z fizjologią, która sprawia, że nasza wydaje się śmiesznie nieudolna.
Myślałem o nich w zeszłym miesiącu, kiedy niezwykle o tej porze roku ciepła pogoda w Bostonie zmusiła mnie do oczyszczenia trawnika z nagromadzonych psich kup, które każdego innego roku byłyby litościwie przykryte warstwą śniegu aż do wiosny. To niezwykłe ciepło obudziło także wiele stworzeń, które powinny były być pogrążone w głębokim śnie, włącznie z parą salamander czerwonogrzbietowych (Plethodon cinereus), które znalazłem pod deską w ogrodzie. Mimo kryształków lodu skrzących się w na wpół zamarzniętej ziemi, były zaskakująco zwinne. „Zwinny” jest oczywiście określeniem względnym, szczególnie, kiedy mówimy o zwierzęciu, którego metabolizm zależy całkowicie od tlenu biernie przenikającego przez skórę. Niemal 100% pobierania tlenu i wydalania dwutlenku węgla odbywa się na powierzchni skóry tych salamander, z gardzielą odpowiadająca za dodatkową, małą część wymiany gazowej (być może jest to powód tego, że salamandry bezpłucnikowate nadal zachowują dobrze rozwinięte nozdrza). Najwyraźniej zwierzęta, które nie są w stanie aktywnie nabierać oddechu, a więc dowolnie przyspieszać lub spowolniać wymianę gazową, nie mogą być maratończykami ani jakimikolwiek biegaczami. Jakoś jednak, dzięki używaniu toksyczności różnego stopnia i zdolności przeżycia na mało odżywczej diecie z skoczogonków i roztoczy, bezpłucnikowate salamandry potrafiły stać się dominującą rodziną płazów na zachodniej półkuli. Już opisano niemal 400 gatunków i co roku odkrywa się nowe zarówno w chłodnych, umiarkowanych lasach Ameryki Północnej, jak i w koronie lasu deszczowego w krainie neotropikalnej. W niektórych miejscach ich liczebność jest osłupiająca. Niedawna analiza populacji południowych salamander Plethodon serratus w Ozark Highlands w Missouri ustaliła ich liczbę na 1,88 miliarda (!) osobników z biomasą odpowiadającą biomasie większości mulaków białoogonowych w regionie – to jest 1 400 000 kg płaziego ciała.
Wśród wielu adaptacji do życia nadrzewnego są przypominające poduszki/przyssawki stopy salamander bezpłucnikowatych. Mimo ogólnego podobieństwa ten kształt stopy wyewoluował niezależnie u różnych gatunków rodzaju Bolitoglossa.
Chociaż wszyscy członkowie rodziny Plethodontidae są całkowicie pozbawieni płuc, ich przodkowie mieli płuca. Nadal nie wiadomo, co wywołało tę utratę i nadal próbują to wyjaśnić dwie konkurencyjne teorie, z których żadna nie jest szczególnie przekonująca. Według starszej z nich, salamandry bez płuc pochodzą z linii rodowej, która zamieszkiwała zimne, wartkie i dobrze natlenione strumienie Appalachii w kredzie (salamandry bezpłucnikowate nadal dominują wśród płazów w tym regionie). Utrata płuc spowodowała, że były mniej nośne, a więc łatwiej utrzymywały się przy dnie strumienia, gdzie polowały. Niektórzy badacze wskazali jednak na brak dowodów geologicznych na zimne, wyżynne środowisko w Appalachii w mezozoiku. Twierdzą zamiast tego, że salamandry bezpłucnikowate pochodzą ze słabo natlenionych wód tropikalnych, gdzie bardzo wilgotne środowisko lądowe okazało się lepszym wyborem. Po wyjściu na ląd, gęsta roślinność wywierała nacisk adaptacyjny na ewolucję małych, wąskich głów, które z kolei nie pozwalały zwierzętom na skuteczne napełnianie płuc powietrzem, co doprowadziło do oddychania przez skórę. Jeśli jest to dla ciebie nazbyt skrótowe, nie czuj się osamotniony. Większość herpetologów skłania się ku pierwszemu wyjaśnieniu z dodanym argumentem, że utrata płuc zdarzyła się wcześnie w rozwoju larwalnym wodnych przodków Plethodontidae. Tak naprawdę jednak nikt nie wie.
Zdolność używania chwytnego ogona jest rzadkością w królestwie zwierzęcym i jedną z najbardziej zadziwiających cech dużej, nadrzewnej salamandry z Kostaryki, Bolitoglossa robusta.
Nie ulega jednak wątpliwości fakt, że salamandry bezpłucnikowate rządzą lasami Północnej, Środkowej i częściowo Południowej Ameryki. Większe gatunki są na ogół naziemne, podczas gdy mniejsze żyją wysoko w koronie lasu. Nadrzewne salamandry wyewoluowały wiele super adaptacji do takiego stylu życia. Środkowoamerykański rodzaj Bolitoglossa jest słynny z braku osobnych palców. Zamiast tego te salamandry mają podobne do poduszek/przyssawek stopy, które pozwalają im poruszać się po gładkich, mokrych powierzchniach lasu deszczowego. I chociaż stopy wszystkich gatunków Bolitoglossa wyglądają podobnie, są one wynikiem dwóch bardzo różnych procesów ewolucyjnych. U mniejszych gatunków, takich jak barwna (i toksyczna) B. mexicana, pozbawiona palców stopa jest wynikiem pedomorfozy – mechanizmu rozwojowego, kiedy cechy młodociane zachowują się u dorosłych, rozmnażających się zwierząt. Innymi słowy, mają niemowlęce stopy i polegają na prostej przyczepności powierzchniowej, by trzymać się liści i gałęzi.
Większe gatunki, takie jak B. robusta z Kostaryki, także mają poduszko/przyssawko podobne stopy, ale pod błoną siedzą w pełni rozwinięte palce i skomplikowana muskulatura. Środkowa część stopy daje się unosić, tworząc ssanie, mechanizm podobny do tego, jakiego używają morskie głowonogi. To jednak nie wszystko. W dodatku do stóp-przyssawek ta salamandra ma również chwytny ogon podobny do kameleona, którego używa, żeby nie spaść z drzew. Kiedy kilka lat temu po raz pierwszy zobaczyłem jedno z tych zwierząt, jak dokonuje tej sztuczki w parku narodowym Tapani, myślałem, że mam halucynacje. A podobieństwo do kameleona na tym się nie kończy – podobnie jak te gady salamandry bezpłucnikowate mają długi, strzelający język (jeden gatunek ma język, który mierzy 80% długości ciała, a salamandry są dość długimi zwierzętami!) Potrafią wyrzucać go ze zdumiewającą szybkością 117 m/s, żeby złapać szybko poruszającą się zwierzynę. I ten wyrzut balistyczny języka jest o rząd wielkości silniejszy niż jakikolwiek inny mięsień jakiegokolwiek innego gatunku kręgowców.
A wszystko to mówię po to, żebyście następnym razem, gdy zobaczycie pod kamieniem małą, zwiniętą salamandrę, popatrzyli na nią z większym szacunkiem. To pradawne zwierzę potrafi dokonywać sztuczek, przy jakich mogą się schować postacie z Marvel Comics. A robią to bez zaczerpnięcia oddechu.
Bolitoglossa robusta na gałęzi drzewa w parku narodowym Tapanti, Kostaryka.
Naprawdę super zdjęcia salamandry bezpłucnikowatej (Hydromantes) używającej języka (BBC).
Entomolog, fotograf, popularyzator nauki. Ukończył studia na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, doktorat na University of Connecticut, pracuje w Museum of Comparative Zoology, Harvard University.
Piotr Naskręcki prowadzi znakomity blog naukowy The Smaller Majority. Jego zdjęcia owadów (i nie tylko owadów) fascynują i kuszą, żeby je sobie natychmiast ściągnąć. Nie należy tego jednak robić bez pozwolenia, gdyż zarówno zdjęcia, jak i teksty zastrzeżone są prawami autorskimi.
