Un boa constrictor che si nutre di una lucertola nel Parco Nazionale della Foresta di Tijuca, Rio de Janeiro, Brasile.

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Un boa constrictor che si nutre di una lucertola nel Parco Nazionale della Foresta di Tijuca, Rio de Janeiro, Brasile.

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I serpenti che si contraggono e poi ingoiano enormi prede hanno sviluppato un modo per impedirsi di soffocare mentre lo fanno.

Quando le spire più vicine alla testa del serpente sono troppo occupate a spremere a morte la sua cena, il rettile può semplicemente cambiare il modo in cui respira in modo da usare le sue costole e i suoi muscoli più lontano lungo il suo corpo.

Questo è secondo il file studia che utilizza un bracciale per la pressione sanguigna gonfiato per immobilizzare varie parti dei corpi dello stretto del serpente mentre esegue contemporaneamente esami a raggi X per monitorare il movimento delle sue costole. Quello che i ricercatori hanno notato è che le anguille possono facilmente convertirsi usando diversi set di costole per aspirare aria come un mantice.

“Ho trovato straordinario che avessero un controllo così preciso”, afferma l’autore dello studio. Giovanni Cabanoche studia biomeccanica alla Brown University. “Vediamo solo alcune aree delle costole attivate e altre aree completamente silenziose e non in movimento”.

Spotting con un piccolo casco e bracciale per la pressione sanguigna

Il boa constrictor ha oltre duecento paia di costole che corrono per tutta la lunghezza del loro corpo e di solito respirano usando i muscoli per ruotare le costole dure e pompare aria dentro e fuori.

Come il resto dei loro corpi, i polmoni dei serpenti sono lunghi e si estendono per una parte significativa della lunghezza del serpente. La parte dei polmoni più vicina alla testa è quella dove avviene lo scambio gassoso, perché è ricca di vasi sanguigni, mentre la parte dei polmoni più vicina alla coda del serpente sembra un sacco vuoto.

Quando un serpente morde e afferra la sua preda, la parte anteriore del suo corpo è solitamente completamente impegnata a sottomettere il pasto costringendolo Lui lei. Quindi, una volta che il serpente inizia a mangiare quello che spesso è un grande animale per le sue dimensioni, la sua gabbia toracica dovrebbe aprirsi completamente. “C’è la possibilità che non possano più muovere le costole, perché sono già al loro potere”, dice Capano.

Tempo fa, quando stava lavorando in un laboratorio Scott Boback Al Dickinson College, Cabano e Boback Hanno notato che quando hanno dato da mangiare ai serpenti, “sembrava più che respirassero con un’altra parte del corpo” di quanto si vede quando erano “un po’ stesi sul tavolo mentre riposavano”, ricorda Capano.

Ma non era chiaro se questo rappresentasse un vero cambiamento nel respiro da parte dei serpenti. Forse i serpenti hanno sempre cercato di muovere le stesse costole per respirare, ma le esigenze fisiche legate alla spremitura e alla deglutizione della preda hanno impedito ad alcune costole di farlo?

“Questo è stato un po’ l’inizio del progetto, possono controllarlo?” dice Cabano.

Nel Giornale di biologia sperimentaleCabano e un team di ricercatori descrivono come hanno posizionato dei limiti di pressione sanguigna su diverse parti del corpo dei serpenti per impedire alle costole di muoversi. “Abbiamo messo un casco molto piccolo sul serpente che ci permette di misurare il flusso d’aria dentro e fuori dal serpente, così possiamo misurare se sta respirando”, dice Capano. Il team ha utilizzato i raggi X per monitorare il movimento delle ossa all’interno del serpente, oltre a monitorare i segnali nervosi.

Quando posizionano il bracciale sulla parte anteriore dei serpenti, gli animali si girano per respirare con una serie di costole all’indietro verso la coda. “Se togli il bracciale, smettono di muoversi nella parte posteriore e tornano in avanti”, dice Capano.

Dal momento che le costole all’estremità del serpente erano coinvolte solo quando la sezione anteriore non era in grado di muoversi, Cabano dice che sembra che la sezione del polmone a forma di borsa nella parte posteriore del serpente agisca essenzialmente come un mantice per aspirare aria attraverso una sezione di polmone nella parte anteriore del serpente Dove avviene lo scambio di gas.

La chiave del successo evolutivo?

“Hanno mostrato in modo molto convincente che il serpente controlla lo spazio di ventilazione lungo il busto”, dice Jake Sucha, un ricercatore che studia biomeccanica animale presso Virginia Tech. “Questo è uno studio davvero importante e importante per aiutare a spiegare cosa potrebbe rendere i serpenti così di successo”.

Dopotutto, migliaia di specie di serpenti prosperano in ambienti che vanno dalla terra, agli alberi, all’oceano e persino all’aria (nel caso di compagnia aerea serpenti). Corpo lungo senza arti Hanno dimostrato di essere straordinariamente adattabili, in parte perché i serpenti hanno sviluppato modi per uccidere animali relativamente grandi, offrendo loro più opzioni da sfruttare per la preda.

“I serpenti hanno sviluppato dei limiti per farlo, quindi la nostra idea è che ci deve essere qualche innovazione nel sistema respiratorio che va di pari passo con quello”, Elizabeth Brainerd, ricercatore di biomeccanica presso la Brown University. “Mentre la costrizione si stava sviluppando, stava certamente ostacolando la capacità di quegli animali di usare le costole in quella zona per respirare. E quindi c’era pressione per sviluppare questa respirazione standard, per spostare la respirazione in una parte diversa della gabbia toracica”.

Brainerd è stato a lungo affascinato dal modo in cui i meccanismi per pompare l’aria dentro e fuori i polmoni differiscono tra gli animali. “La respirazione è qualcosa a cui pensiamo raramente, ma è davvero un problema biomeccanico”, dice.

Mentre gli esseri umani hanno impostazioni respiratorie molto diverse rispetto ai serpenti, inclusi un diaframma e uno sterno che i serpenti non hanno, Brainerd non può fare a meno di notare che le persone hanno un paio di “costole fluttuanti” simili a serpenti. Non commentare nulla in primo piano.

“Ora sono davvero interessato a quanto bene controlliamo separatamente quelle costole galleggianti e in quali condizioni lo facciamo”, afferma Brainerd.