¿Qué necesitaría un ser humano para respirar bajo el agua sin agallas?

La respuesta obvia es un tanque de buceo (y regulador). Supongo que tienes algo más en mente, como extraer oxígeno del agua. Eso no es muy eficiente, por lo que solo las criaturas de baja energía como los peces pueden respirar a través de branquias.

Tomaría algún tipo de agallas artificiales que podrían extraer oxígeno disuelto del agua y presentarlo a un ser humano. Se requeriría una superficie enorme para obtener suficiente oxígeno y una gran cantidad de energía. Y existe el problema de que el oxígeno puro bajo presión suficiente se vuelve venenoso; necesitaría mantener algún otro gas (nitrógeno o helio) en el sistema.

Un tanque de buceo es mucho más práctico.

Se han realizado experimentos con mamíferos, principalmente ratones, tratando de encontrar un líquido adecuado que pueda suministrar suficiente oxígeno mientras mantiene altas presiones en el exterior de los pulmones. Uno de los problemas con el equipo SCUBA es que nuestros pulmones no soportan la presión del agua por debajo de cierta profundidad, incluso si se les proporciona suficiente oxígeno en una mezcla gaseosa que evita que el oxígeno sea venenoso, el nitrógeno sea narcótico y el helio distorsione todo lo demás (mezcla de triox). La idea es que si los pulmones estuvieran llenos de líquido, la presión del agua a gran profundidad no importaría. El problema es encontrar el fluido correcto. Hasta ahora, los mejores resultados provienen de una mezcla que utiliza un líquido a base de flúor (no sé qué más hay en el líquido). Ha tenido éxito en mantener a los ratones vivos bajo alta presión durante aproximadamente dos horas. Es menos exitoso con los perros. El mayor problema, como es de esperar, es introducir el líquido en todos los alvéolos (espacios) y luego volver a drenarlo con éxito, sin causar una infección de tipo neumonía.

Hasta donde yo sé, esto es la dirección que están tomando los experimentos de respiración subacuática en este momento. Los biólogos parecen haberse quedado sin ideas nuevas sobre cómo construir branquias artificiales que funcionarán con agua de mar. Parece tan simple. Después de todo, los mamíferos aún no nacidos en realidad respiran líquido amniótico y, con pocas excepciones, no parece tener mucho problema para cambiar su suministro interno de sangre del oxígeno placentario al oxígeno suministrado por los pulmones. Parece que no podemos lograr que funcione con mamíferos maduros.

¿Ves eso?

Aqualungs, un rebreather, una batisfera, un submarino …

Hemos estado buscando formas de “respirar bajo el agua” durante varios cientos de años. Simplemente no podemos hacerlo sin apoyo.

Sin agallas, sin suerte. Esa es la única forma natural para las criaturas de nuestro tamaño.

Un sistema de suministro de aire artificial de algún tipo, ya sea autocontenido o alimentado desde la superficie. Si es autónomo, este sistema puede suministrarse con gases presurizados o puede descomponer el agua del océano para generar esos gases. También puede reciclar algunos de esos gases en lugar de descartarlos.

El tanque de oxígeno ayuda.

Una máquina que separa el oxígeno respirable del agua o un tanque de oxígeno pre-preparado.

Un tanque de oxígeno, ¡duh!