mayo 29, 2022

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Los científicos han descubierto cómo las serpientes siguen respirando mientras constriñen a sus presas: NPR

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Una boa constrictor se alimenta de un lagarto en el Parque Nacional del Bosque de Tijuca, Río de Janeiro, Brasil.

Vitor Marigo/Aurora Photos/Getty Images/Aurora Open


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Una boa constrictor se alimenta de un lagarto en el Parque Nacional del Bosque de Tijuca, Río de Janeiro, Brasil.

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Las serpientes que se contraen y luego tragan presas enormes han desarrollado una forma de evitar asfixiarse mientras lo hacen.

Cuando los verticilos escamosos más cercanos a la cabeza de la serpiente están súper ocupados exprimiendo su cena hasta matarla, el reptil puede simplemente cambiar la forma en que respira para usar las costillas y los músculos más a lo largo de su cuerpo.

Esto según una nueva estudio quien usó un manguito de presión arterial inflado para inmovilizar diferentes partes del cuerpo de las boa constrictoras mientras simultáneamente tomaba radiografías para monitorear el movimiento de sus costillas. Lo que los investigadores observaron es que las serpientes pueden cambiar fácilmente al uso de diferentes conjuntos de costillas para aspirar aire como un fuelle.

«Me pareció notable que tuvieran un control tan fino», dice el autor del estudio. Juan Capano, que estudia biomecánica en la Universidad de Brown. «Solo vemos que se activan regiones específicas de las costillas y otras regiones están completamente inmóviles y sin moverse».

Un descubrimiento con un casco diminuto y un manguito de presión arterial

Las boa constrictoras tienen más de doscientos pares de costillas que corren a lo largo de sus cuerpos, y normalmente respiran usando músculos para rotar sus costillas rígidas y bombear aire hacia adentro y hacia afuera.

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Al igual que el resto de sus cuerpos, los pulmones de una serpiente son largos y abarcan gran parte de la longitud de la serpiente. La parte de los pulmones más cercana a la cabeza es donde parece tener lugar el intercambio de gases, ya que es rica en vasos sanguíneos, mientras que la parte de los pulmones más cercana a la cola de la serpiente se parece más a una bolsa vacía.

Cuando una serpiente muerde y agarra a su presa, la parte frontal de su cuerpo generalmente se dedica por completo a someter la comida por constricción. esta. Y luego, una vez que una serpiente comienza a ingerir lo que suele ser un animal grande en relación con su propio tamaño, la caja torácica tiene que abrirse. «Existe la posibilidad de que ya no puedan mover las costillas, porque ya están a plena capacidad», dice Capano.

Hace un tiempo, cuando trabajaba en el laboratorio de scott bobback en Dickinson College, Capano y Boback señaló que cuando alimentaban a las serpientes, «parecía que estaban respirando con otra parte del cuerpo» de lo que verías cuando estaban «simplemente descansando sobre la mesa», recuerda Capano.

Pero no estaba claro si esto representaba un cambio real en la respiración de las serpientes. Tal vez las serpientes siempre estaban tratando de mover las mismas costillas para respirar, pero las demandas físicas involucradas en apretar y tragar presas solo impedían que algunas costillas lo hicieran.

«Ese fue el comienzo del proyecto, ¿pueden controlarlo?» dice Capano.

En el Revista de Biología Experimental, Capano y un equipo de investigadores describen cómo colocan manguitos de presión arterial en diferentes partes del cuerpo de las serpientes para básicamente evitar que las costillas se muevan. “Le pusimos un casco pequeño a la serpiente que nos permite medir el flujo de aire que entra y sale, para poder medir si estaba respirando”, dice Capano. El equipo usó rayos X para observar el movimiento del hueso dentro de la serpiente y también controló las señales nerviosas.

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Cuando colocaron el manguito en la parte delantera de las serpientes, los animales comenzaron a respirar con un conjunto de costillas hacia la cola. “Y si te quitas el manguito, dejan de moverse atrás y vuelven al frente”, dice Capano.

Debido a que las costillas en el extremo de la serpiente solo encajaban cuando la sección frontal no podía moverse, Capano dice que parece que la sección del pulmón en forma de bolsa en la espalda de la serpiente funciona esencialmente como un fuelle para sacar aire a través de la sección posterior del pulmón de la serpiente. frente a la serpiente donde se produce el intercambio de gases.

¿La clave del éxito evolutivo?

«Muestran de manera muy convincente que la serpiente tiene control sobre dónde se ventila a lo largo del tronco», dice. jake socha, investigador que estudia biomecánica animal en la Universidad Tecnológica de Virginia. «Este es un estudio realmente importante e importante para ayudar a explicar qué pudo haber hecho que las serpientes tuvieran tanto éxito».

Después de todo, miles de especies de serpientes prosperan en ambientes que van desde el suelo hasta los árboles, el océano e incluso el aire (en el caso de vuelo serpientes). El cuerpo largo y sin extremidades ha demostrado ser notablemente adaptable, en parte porque las serpientes han desarrollado formas de matar animales relativamente grandes, dándoles más opciones de presas para explorar.

«Las serpientes han desarrollado constricción para hacer esto, por lo que nuestra idea es que debería haber algunas innovaciones respiratorias que acompañen eso», dice. Elizabeth Brainerd, investigador de biomecánica en la Universidad de Brown. “A medida que evolucionaba la constricción, ciertamente estaba impidiendo la capacidad de estos animales para usar las costillas en esa área para respirar.

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Brainerd ha estado fascinado por cómo la mecánica de bombear aire dentro y fuera de los pulmones varía entre los animales. «Respirar es algo en lo que casi nunca pensamos, pero realmente es un problema biomecánico», dice ella.

Y aunque los humanos tienen una configuración de respiración completamente diferente a la de las serpientes, incluido un diafragma y un esternón que las serpientes no tienen, Brainerd no puede evitar notar que las personas tienen algunas «costillas flotantes» más parecidas a serpientes que no tienen. Tener Adjuntar a cualquier cosa en el frente.

«Ahora estoy realmente interesado en hasta qué punto controlamos estas costillas flotantes por separado y en qué condiciones», dice Brainerd.

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