Centenas de milhões de anos atrás, ancestrais muito, muito distantes dos seres humanos - e de todos os animais terrestres com espinha dorsal e quatro membros - tinham essa capacidade de respirar água, mas foi perdida depois que as primeiras criaturas que respiravam ar começaram a viver em terra por tempo integral . Hoje, os humanos só podem respirar água usando equipamento especial - ou em filmes como "Aquaman" (Warner Bros. Pictures), sobre personagens de quadrinhos com habilidades subaquáticas únicas.
O conhecimento dos quadrinhos explica como o híbrido meio-humano e meio-atlante do filme Aquaman (Jason Momoa) e todos os seus primos atlantes de aparência humana podem respirar nas profundezas do oceano - "brânquias" são mencionadas, embora não sejam visíveis, e os detalhes são deixados à imaginação do espectador. Mas como exatamente as criaturas do mundo real respiram em seus ambientes aquosos?
Por acaso, há muito oxigênio dissolvido na maioria dos mares, lagos e rios do planeta, embora nossos pulmões respiradores de ar simplesmente não possam processá-lo. Mas os habitantes da água no mundo desenvolveram vários outros métodos para acessar o oxigênio na água, disseram especialistas à Live Science.
Uma técnica antiga
Alguns animais, como a água-viva, absorvem o oxigênio da água diretamente através da pele. Uma cavidade gastrovascular dentro de seus corpos tem um duplo objetivo: digerir alimentos e movimentar oxigênio e dióxido de carbono, disse à Live Science Rebecca Helm, professora assistente da Universidade da Carolina do Norte, Asheville.
De fato, as primeiras formas de vida microbiana da Terra que usavam oxigênio o obtiveram da mesma maneira que as geleias - através da difusão. Essa forma de respiração provavelmente apareceu cerca de 2,8 bilhões de anos atrás, "algum tempo depois que as cianobactérias começaram a bombear oxigênio para a atmosfera", de acordo com o cientista oceânico Juli Berwald, autor de "Spineless: A Ciência da Água-Viva e a Arte de Crescer uma Espinha Dorsal" (Riverhead Books, 2017).
"Como eles têm apenas uma camada celular externa e uma camada celular interna e seu interior é gelatinoso e não possuem células, eles não precisam de tanto oxigênio quanto os animais que possuem tecidos reais por dentro", disse Berwald à Live Science. um email.
No entanto, também existem desvantagens em "respirar" por difusão.
"É muito mais lento do que usar um sistema circulatório para levar oxigênio a grandes distâncias do corpo. Isso provavelmente significa que há um limite para o tamanho da água-viva grande", acrescentou Berwald.
Método da porta traseira
A respiração através da difusão de oxigênio sobre a superfície do corpo também é encontrada nos equinodermes - um grupo de animais marinhos que inclui estrelas do mar, estrelas do mar, ouriços do mar e pepinos do mar.
As estrelas do mar absorvem oxigênio à medida que a água flui sobre as protuberâncias da pele, chamadas pápulas, e através de sulcos em outras estruturas chamadas pés de tubo, disse ao Live Science o zoólogo de invertebrados Christopher Mah, pesquisador do Museu Nacional de História Natural Smithsonian em Washington, DC.
Alguns tipos de pepinos do mar de águas rasas, no entanto, têm um tipo diferente de adaptação especializada à respiração: uma estrutura respiratória de "árvore" localizada na cavidade do corpo, perto do ânus. À medida que a abertura retal do pepino suga a água para o corpo, a árvore respiratória extrai oxigênio e expele dióxido de carbono.
"Ele literalmente respira fundo", disse Mah.
Um "plano básico"
Nos peixes, as brânquias provaram ser um sistema bem-sucedido de respiração, usando uma rede de vasos sanguíneos para extrair oxigênio da água corrente e difundi-lo através das membranas branquiais, de acordo com o Centro de Ciências da Pesca do Nordeste.
Na maioria dos peixes, as brânquias têm "o mesmo esquema básico", disse Solomon David, professor assistente do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Estadual de Nicholls, na Louisiana, à Live Science.
"Eles são feitos para ter essa troca contracorrente de gás - retiram oxigênio e liberam resíduos", disse David. Quando os peixes ficam boquiabertos, eles criam uma corrente de água fluindo sobre suas brânquias. O tecido avermelhado e altamente vascularizado aspira o oxigênio e expele dióxido de carbono, "como capilares nos alvéolos", disse ele.
No entanto, as brânquias não são exatamente do tamanho único. Sua estrutura pode variar entre as espécies para atender às suas necessidades de oxigênio, de acordo com David. As brânquias de um atum de natação rápida, por exemplo, variam um pouco das de um peixe predador de mentir e esperar, como um jacaré.
"Se você é um predador ativo em movimento o tempo todo, terá brânquias diferentes para maiores demandas de oxigênio", disse David.
A forma branquial pode até variar entre indivíduos da mesma espécie, dependendo das condições de oxigênio na água em que vivem, acrescentou. Estudos demonstraram que os peixes podem adaptar sua morfologia branquial quando seu habitat aquoso se torna poluído; com o tempo, seus filamentos branquiais se tornam mais condensados, para resistir aos contaminantes da água.
Alguns anfíbios aquáticos também têm brânquias - estruturas que se estendem para fora de suas cabeças. Esta é uma característica larval dos anfíbios que desaparece à medida que a maioria das espécies amadurece, mas as salamandras aquáticas como sirenes retêm essas brânquias externas na idade adulta, disse Kirsten Hecht, ecologista aquático da Escola de Recursos Naturais e Meio Ambiente da Universidade da Flórida, à Live Science. um email.
Os peixes-pulmão - um grupo de peixes que respiram ar e água usando uma bexiga natatória modificada - também têm brânquias externas quando são jovens ", mas quase todas as espécies de peixes pulmonares os perdem antes de atingir a idade adulta", disse Hecht.
Artigo original sobre Ciência ao vivo.
