Forbes žurnalo straipsnyje biologas Scott Travers analizavo stuburinių gyvūnų, gyvenančių Pietryčių Azijos mangrovių ir estuarijų vietovėse, atvejį. Šie gyvūnai pasižymi ekstremaliomis fiziologinėmis ir elgsenos adaptacijomis, leidžiančiomis jiems toleruoti druskingumą, prilygstantį vandenyno druskingumui.
Pagrindinė amfibijų biologijos taisyklė teigia, kad sūrus vanduo yra mirtinas varlėms ir rupūžėms. Jų pralaidi oda, pritaikyta dujų apykaitai ir drėgmės reguliavimui, susidūrusi su jūros aplinka, greitai išsausina organizmą. Tačiau krabų varlė (Fejervarya cancrivora) pažeidžia šį tradiciškai herpetologijoje mokomą principą.
Ši rūšis gyvena mangrovių miškuose, estuarijose ir pakrančių pelkėse Pietryčių Azijoje ir yra vienintelis žinomas amfibijas, galintis ilgą laiką toleruoti druskingumą, lygų ar net didesnį už vandenyno druskingumą.
Evoliucijos biologo Scotto Traverso išsami analizė, paskelbta žurnale Forbes, aprašo, kaip ši varlė įveikia amfibijų fiziologinius apribojimus, pasitelkdama ekstremalias adaptacijas, kurios perrašo klasikinę stuburinių biologijos mokyklą.
Fiziologinis apribojimas, kuris atrodė absoliutus
Dauguma amfibijų, norėdamos išgyventi gėlo vandens aplinkoje, priklauso nuo plonos, labai pralaidžios odos, nes vanduo lengvai patenka į kūną, o jo perteklius pašalinamas per praskiestą šlapimą.
Sūriame vandenyje tas balansas pasikeičia: vanduo išeina iš kūno, o natrio ir chlorido jonai patenka nekontroliuojamai, sukeldami ląstelių žlugimą ir nervų signalų perdavimo sutrikimus.
Ši pažeidžiamybė paaiškina, kodėl druskingas vanduo yra mirtinas beveik visoms varlėms per kelias valandas. Skirtingai nuo jūrinių žuvų, amfibijos neturi specializuotų liaukų, kurios pašalintų druską, ir neturi nepralaidžių odos barjerų.
Remiantis Travers cituojamais tyrimais, tik apie 144 amfibijų rūšys toleruoja labai trumpą jūros druskos poveikį, todėl krabų varlė yra unikali savo grupėje.
Amfibijų gyvenimas tarp potvynių
Krabų varlė gyvena ekosistemose, kuriose druskingumas per kelias valandas smarkiai kinta, priklausomai nuo potvynių ir lietaus. „Herpetological Monographs“ paskelbtuose tyrimuose pabrėžiama, kad kai kurie egzemplioriai išgyvena ištisas dienas visiškai druskingame jūros vandenyje, o tai yra beprecedentis gebėjimas tarp amfibijų.
Biologiniu požiūriu, labiausiai įspūdinga savybė yra ne tik atsparumas druskai, bet ir lankstumas, su kuriuo ji keičia gėlo ir druskos vandens fiziologiją. Šis lankstumas leidžia jai užimti ekologines nišas, neprieinamas kitoms varlėms, su mažesne konkurencija ir gausiu maistu.
Karbamidas: netikėtas sprendimas
Pagrindinis iššūkis gyvenant druskingoje aplinkoje yra osmosinis stresas. „Journal of Experimental Zoology“ žurnale paskelbtas tyrimas atskleidė, kad krabų varlė šią problemą sprendžia kaupdama karbamidą savo audiniuose.
Nors karbamidas paprastai laikomas azoto atliekomis, šiuo atveju jis veikia kaip osmotinis apsauginis agentas, subalansuodamas osmosinį slėgį tarp organizmo vidaus ir aplinkos.
Kontrolingai didindama karbamido koncentraciją kraujyje ir audiniuose, varlė sumažina vandens netekimą druskingoje aplinkoje. Šis mechanizmas yra stebėtinai panašus į ryklių ir rajų, jūrinių stuburinių, kurie išlaiko karbamidą, kad kompensuotų vandenyno druskingumą, mechanizmą.
Biologas nurodė, kad, patekę į druskingą aplinką, krabų valgančios varlės per kelias valandas padidina karbamido kiekį plazmoje, nepatirdamos toksinio poveikio, kurį šis kaupimasis sukelia kitoms rūšims.
Inkstai ir oda yra tiksliai kontroliuojami
Karbamido gamyba ir sulaikymas reikalauja tikslaus inkstų kontrolės. Nors dauguma varlių greitai pašalina šį junginį, krabų varlė sumažina jo išsiskyrimą, kai yra veikiama druskos. Jos inkstai reguliuoja filtravimo ir reabsorbcijos greitį pagal aplinkos druskingumą, tausodami vandenį ir organinius osmolitus.
Oda, nors ir išlieka pralaidi, veikia kaip reguliuojama membrana, o ne kaip atviras kanalas. Šis amfibijas aktyviai transportuoja natrio ir chlorido jonus, užkertant kelią toksinių medžiagų kaupimuisi – tai kontrolės lygis, kuris dažniau būdingas ropliams ir žuvims nei varlėms.
Elgesys, prisitaikęs prie ekstremalių aplinkos sąlygų
Druskos tolerancija nepriklauso vien nuo fiziologijos. Forbes analizėje cituojami lauko stebėjimai aprašo elgesio strategijas, kurios padidina išlikimo mangrovėse tikimybę. Krabų varlė sinchronizuoja savo veiklą su potvyniais, riboja judėjimą druskingumo piko metu ir, jei įmanoma, naudoja mikrohabitatą su mažesne druskos koncentracija.
Šie elgesio modeliai kontroliuoja vandens netekimą ir papildo vidinius osmoso reguliavimo mechanizmus, sudarant visapusišką prisitaikymą prie priešiškos ir kintančios aplinkos.
Selektyvus spaudimas ir ekologinės galimybės
Mangrovėse druskingumas, deguonis ir temperatūra kinta staigiai, o tokios sąlygos yra nepriimtinos daugumai varliagyvių. Šiam varliagyviui toks scenarijus yra ekologinė galimybė. Natūrali atranka palankiai veikė individus, galinčius išgyventi trumpą buvimą sūriame vandenyje, o laikui bėgant tai tapo stabiliu fiziologiniu prisitaikymu.
Remiantis Traverso analize, amfibijų odos pralaidumas nėra absoliuti riba, ir jūriniams stuburiniams būdingos osmosinės strategijos gali atsirasti nepriklausomai. Šiame kontekste krabų varlė yra žinomas stuburinių fiziologinio ir elgsenos prisitaikymo modelis.
