Pareciendo un cruce entre una rana y un lagarto, la salamandra de mejillas grises tiene una piel delgada y lisa y no tiene pulmones. El anfibio respira a través de su piel, y para sobrevivir debe mantener su piel húmeda. A medida que las condiciones ambientales se vuelven más calientes o más secas, los científicos quieren saber si estos animales pueden aclimatarse y cómo lo hacen
Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Clemson han demostrado por primera vez que estas salamandras que habitan las montañas Apalaches del sur usan la temperatura en lugar de la humedad como la mejor señal para anticipar cambios en su entorno. Significativamente, los investigadores observaron que las salamandras en realidad aprovechan su singularidad.capacidad de regenerar extremidades para minimizar rápidamente el impacto de las temperaturas calientes.
Los hallazgos, que se describen en el documento, "Las señales térmicas impulsan la plasticidad en la resistencia a la desecación en las salamandras montanas con implicaciones para el cambio climático", pueden tener implicaciones para otros animales e incluso plantas. El documento fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 9 de septiembre
Un problema importante para estas salamandras cada día es el riesgo potencialmente mortal de desecación. El profesor asociado de ciencias biológicas Mike Sears y su grupo de investigación han demostrado a lo largo de los años que estos animales toleran la deshidratación al regular su pérdida de agua a través de cambios fisiológicos. Perolos investigadores no entendieron completamente cómo lo hicieron hasta ahora.
"Somos los primeros en analizar a nivel molecular la fisiología de la salamandra con respecto al medio ambiente", dijo Sears, cuyo equipo realizó experimentos de aclimatación y análisis de expresión génica. "Descubrimos desde la perspectiva genética cómo lo hacen."
El autor principal Eric Riddell, quien obtuvo su doctorado en Clemson en 2018 y ahora es un académico postdoctoral en el Museo de Zoología de Vertebrados de la Universidad de California, Berkeley, recolectó alrededor de 150 salamandras de las montañas cerca de Highlands, Carolina del Norte, y trajode vuelta al laboratorio de Sears en Clemson, donde les dio un mes para acostumbrarse a su nuevo entorno.
Luego dividió a los animales en cuatro grupos que estarían expuestos a diferentes condiciones climáticas que podrían experimentar actualmente o en el futuro. Debido a que los animales son nocturnos, él y sus asistentes de pregrado trasladaron las salamandras de una cámara de rehidratación húmeda cada noche a uncámara de actividad, donde caminaron durante varias horas en el suelo al aire libre, ya que estuvieron expuestos a diferentes niveles de temperatura y humedad.
Los investigadores repitieron esta rutina durante varias semanas, a la vez que midieron qué tan rápido se secaron las salamandras y cuánto oxígeno consumieron al calcular el déficit de presión de vapor VPD.
"Descubrimos que las salamandras anticipan el riesgo de desecación al usar la temperatura y no la humedad", dijo Riddell, señalando que si bien la humedad juega un papel en la tasa de deshidratación, no es una señal tan confiable para los animales.
Riddell también realizó análisis genéticos de muestras de tejido de la piel de las salamandras para comprender qué cambios fisiológicos estaban ocurriendo a nivel celular que permitieron a los animales retener el agua en sus cuerpos en lugar de evaporarla a través de la piel.
Según Riddell, a medida que aumentaron las temperaturas, las salamandras pudieron descomponerse y posteriormente reconstruir las redes de vasos sanguíneos en su piel ". Esta regeneración sensible a la temperatura de los vasos sanguíneos sugiere que las salamandras regulan la pérdida de agua mediante la regresión y la regeneración de los lechos capilares en elpiel ", dijo Riddell.
A largo plazo, dijo Riddell, este desarrollo de vasos sanguíneos podría ayudar a los científicos a comprender la capacidad única de una salamandra para regenerar o regenerar las extremidades, un sistema modelo para comprender la medicina regenerativa en humanos.
"Al centrarse en cómo vuelven a crecer este único tipo de tejido, estos vasos sanguíneos, los investigadores podrían comprender mejor el proceso de regeneración", dijo Riddell.
Este otoño, Sears planea explorar lo que sucede a medida que las salamandras se vuelven más tolerantes a las temperaturas más cálidas. Él y sus estudiantes realizarán experimentos en varias elevaciones para determinar la temperatura máxima que el animal tolerará voluntariamente. Dado que la temperatura cambia con la elevación, los anfibios lo haránseleccione una elevación con un rango de temperatura aceptable.
"En última instancia, queremos saber qué tan genéticamente adaptables son los animales a los cambios en el clima futuro", explicó Sears. "Una de las grandes preguntas en nuestro campo es si los animales pueden mantenerse al día con la tasa de cambio climático a través de la evolución. AprovechandoCon estas herramientas genómicas, como lo hicimos en este estudio, podemos comenzar a responder preguntas ecológicas ".
Además de Riddell, otros miembros del equipo de Sears que contribuyeron a este estudio incluyeron a Christina Wells, profesora asociada de ciencias biológicas de Clemson; Kelly Zamudio, profesora de ecología y biología evolutiva de la Universidad de Cornell; y Emma Roback, pasante de investigación de verano de pregrado de Grinnell College.
Este estudio actual se basa en la innovadora investigación de Sears, publicada en julio de 2018, que demostró la adaptabilidad de siete especies de salamandras de montaña para adaptarse a su entorno cambiante.
El trabajo fue apoyado por subvenciones de la Beca de Mejora de Tesis Doctoral de la Fundación Nacional de Ciencias número de subvención 1601485 y los programas de Experiencia de Investigación para Estudiantes de Pregrado REU. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales deNational Science Foundation. La Estación Biológica Highlands brindó oportunidades adicionales para recopilar datos a través de su programa Grant-in-Aid.
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Materiales proporcionado por Universidad de Clemson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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