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 se tragan presas enormes han desarrollado una forma de evitar que se ahoguen mientras lo hacen.
Cuando las espirales escamosas más cercanas a la cabeza de la serpiente están muy ocupadas exprimiendo su cena hasta matarla, el reptil puede simplemente cambiar la forma en que respira para usar las costillas y los músculos más abajo a lo largo de su cuerpo.
Es según un nuevo estudio que usó un manguito de presión arterial inflado para inmovilizar diferentes partes del cuerpo de las boa constrictoras mientras tomaba simultáneamente rayos X para monitorear el movimiento de sus costillas. Lo que los investigadores observaron fue que las serpientes podían usar fácilmente 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 particulares de las costas y otras regiones están completamente en silencio y sin moverse».
Un descubrimiento con un pequeño casco y un tensiómetro
Las boa constrictoras tienen más de doscientos pares de costillas a lo largo de sus cuerpos y respiran normalmente usando sus músculos para rotar sus costillas rígidas y bombear aire hacia adentro y hacia afuera.
Al igual que el resto de su cuerpo, los pulmones de una serpiente son largos y se extienden por 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 un saco vacío.
Cuando una serpiente muerde y agarra a su presa, la parte frontal de su cuerpo generalmente se dedica por completo a controlar la comida al contraerla. esta. Y luego, una vez que una serpiente comienza a ingerir lo que a menudo es un animal grande en relación con su propio tamaño, la caja torácica debe abrirse de par en par. “Es posible que ya no puedan mover las costillas porque ya están a plena capacidad”, explica Capano.
Hace algún tiempo, mientras trabajaba en el laboratorio de scott boback en Dickinson College, Capano y Boback notó que cuando estaban alimentando a las serpientes, «parecía que respiraban con una parte del cuerpo diferente» de lo que verías cuando estaban «simplemente descansando en la mesa», recordó Capano.
Pero no estaba claro si esto representaba un cambio real en la respiración de las serpientes. ¿Quizás las serpientes siempre intentaban mover las mismas costillas para respirar, pero las demandas físicas de apretar e ingerir presas simplemente impedían que ciertas costillas pudieran hacerlo?
«Eso fue una especie de comienzo del proyecto, ¿pueden controlar eso?» dijo Capano.
En el Revista de Biología Experimental, Capano y un equipo de investigadores describen cómo colocaron manguitos de presión arterial en diferentes partes del cuerpo de las serpientes para evitar que las costillas se movieran. «Le pusimos un pequeño casco a la serpiente que nos permite medir el flujo de aire que entra y sale, para que podamos medir que estaba respirando», explica Capano. El equipo usó rayos X para observar el movimiento de los huesos dentro de la serpiente y también controló las señales nerviosas.
Al colocar el manguito en la parte delantera de las serpientes, los animales pasaron a respirar con un conjunto de costillas hacia la cola. «Y si te quitas el brazalete, dejan de moverse por atrás y vuelven al frente», explica Capano.
Debido a que las costillas en el extremo de la serpiente solo se involucraron cuando la parte frontal no se podía mover, Capano dice que parece que la sección del pulmón en forma de saco en la parte posterior de la serpiente funciona esencialmente como un fuelle para aspirar aire a través del pulmón. sección en la parte delantera de la serpiente donde se produce el intercambio de gases.
¿Una clave para el éxito evolutivo?
«Muestran de manera muy convincente que la serpiente tiene el control de dónde se ventila a lo largo del tronco», explica jacques socha, un investigador que estudia biomecánica animal en la Universidad Tecnológica de Virginia. «Este es un estudio realmente importante y clave 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 volando serpientes). El cuerpo largo y sin extremidades ha demostrado ser extraordinariamente adaptable, en parte porque las serpientes han desarrollado formas de matar animales relativamente grandes, dándoles más opciones de presas para explotar.
«Las serpientes desarrollaron una constricción para hacer esto, por lo que nuestra idea es que tenía que haber innovaciones respiratorias que acompañaran esto», dice Elizabeth Brainerd, investigador de biomecánica en la Universidad de Brown. “A medida que avanzaba la constricción, ciertamente impidió la capacidad de estos animales para usar las costillas en esa área para respirar. Entonces habría habido una presión para desarrollar esta respiración modular, para mover la respiración a otra parte de la caja torácica.
Brainerd ha estado fascinado durante mucho tiempo por cómo los mecanismos de bombeo de aire dentro y fuera de los pulmones varían de un animal a otro. «Respirar es algo en lo que casi nunca pensamos, pero en realidad es un problema biomecánico», dice ella.
Y aunque los humanos tienen una configuración respiratoria 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» que se asemejan a las serpientes. no adjuntar a cualquier cosa en el frente.
«Ahora estoy realmente interesado en la medida en que controlamos estas costillas flotantes por separado y en qué condiciones lo hacemos», dice Brainerd.
