Científicos descubren cómo hacen las boas para no sofocarse al apretar a sus presas

Biología

Las boa constrictoras son famosas por cazar emboscando a sus presas y luego exprimiendo a los animales capturados hasta la muerte con sus bobinas musculares. Pero como una boa constriñe su cuerpo alrededor de una víctima y corta el flujo de sangre al cerebro de ese animal, ¿cómo evita la serpiente exprimir todo el aire de sus propios pulmones y asfixiarse en el proceso?

Resulta que una boa constrictor puede ajustar rápidamente qué sección de su caja torácica usa para respirar, según un estudio publicado el 24 de marzo de 2022 en el Journal of Experimental Biology (JEB). Entonces, si una boa atrapa a una ardilla o rata usando la mitad frontal de su cuerpo, la constrictor usará las costillas más abajo de su cuerpo similar a un fideo para continuar respirando mientras aplasta al roedor. Y del mismo modo, las costillas más cercanas a la cabeza del animal tomarán el control si las costillas traseras están actualmente presionadas contra un animal inmovilizado.

“La constricción es un comportamiento increíblemente agotador desde el punto de vista energético y casi con certeza requiere una gran demanda de oxígeno”, dijo David Penning, profesor asistente de biología en la Universidad Estatal del Sur de Missouri, que no participó en el estudio. La nueva investigación “ayuda a aclarar parte de la confusión sobre cómo se produce la ingesta de oxígeno durante este proceso tan arduo”.

Además de revelar cómo respiran las boas durante la constricción, “Creo que este trabajo puede usarse para hacer inferencias más amplias más allá de la boa constrictora”, dijo Penning a Live Science en un correo electrónico. “No solo sabemos muy poco sobre cómo funcionan las serpientes, sabemos igualmente poco sobre las demandas metabólicas reales de la mayoría de sus actividades”.

Evolución del pulmón de serpiente
Esta capacidad de controlar qué sección de su caja torácica está involucrada en la respiración probablemente permitió que las boas evolucionaran a sus formas actuales, dijo el primer autor del estudio, John Capano, investigador asociado postdoctoral en el Departamento de Ecología, Evolución y Biología de Organismos en la Universidad de Brown. “No parece que puedas desarrollar una constricción para matar cosas realmente grandes si estás comprometiendo la ventilación pulmonar”, dijo Capano.

Es probable que esta estrategia de respiración precisa también ayude a las boas a sobrevivir el proceso de tragar y digerir presas grandes, ya que estas comidas fuertes restringen el movimiento de las costillas de los animales desde el interior, dijo Capano a Live Science. En su informe, los autores del estudio teorizan que otras especies de serpientes probablemente usen este mismo método de respiración, y que el método probablemente evolucionó junto con los cráneos altamente móviles de las serpientes, que se contorsionan para que los animales puedan envolver sus mandíbulas alrededor de presas enormes y tragarlas de un bocado, agregó.

A diferencia de los humanos, las serpientes carecen de diafragmas, los músculos grandes en forma de cúpula que se contraen y aplanan para permitir que los pulmones de una persona se expandan y se llenen de aire y luego se relajen y compriman los pulmones para expulsar el aire. En cambio, las serpientes usan músculos adheridos a sus costillas para alterar el volumen de su caja torácica y permitir que el aire entre y salga de los pulmones.

Cuando los animales respiran con su caja torácica, por lo general usan pequeños músculos llamados intercostales que corren entre las costillas adyacentes, dijo Capano. Estos animales usan los músculos intercostales para mover “bloques” enteros de costillas a la vez, en lugar de tener un control independiente y afinado de las costillas individuales.

En comparación, las boas y otras serpientes utilizan principalmente los músculos elevadores de las costillas para respirar. Cada elevador de costilla se extiende desde la columna vertebral hasta una de las más de 400 costillas de la serpiente. En su nuevo estudio, el equipo reveló cómo cada elevador de costilla “básicamente puede controlar los movimientos de manera mucho más discreta”, dijo Capano. “Simplemente puede levantar esa costilla individual”. Cuando un elevador de la costilla se contrae, tira de la costilla hacia atrás, como una puerta sobre una bisagra, al mismo tiempo que hace que el hueso gire ligeramente. Estos delicados movimientos controlan cuándo y dónde se pueden inflar los pulmones de las serpientes.

Todas las serpientes tienen pulmones derechos completamente desarrollados, pero dependiendo de la especie, una serpiente puede tener un pulmón izquierdo insignificante o no tener ningún pulmón izquierdo, según un informe de 2015 en la revista PLOS One. Las boa constrictoras pertenecen al primer grupo, ya que tienen un pulmón izquierdo diminuto y un pulmón derecho largo que es aproximadamente un tercio del largo del cuerpo de la serpiente, señala el informe del JEB.

El tercio frontal del pulmón largo, el más cercano a la cabeza de la serpiente, contiene tejido que puede realizar el intercambio de gases, lo que significa que puede pasar oxígeno al torrente sanguíneo y eliminar o exhalar productos de desecho, como el dióxido de carbono. Los dos tercios posteriores del pulmón no pueden realizar el intercambio de gases y son esencialmente “sólo una bolsa”, dijo Capano.

Los científicos tienen diferentes teorías sobre la función de esta región similar a una bolsa, pero el nuevo estudio respalda la idea de que actúa como una especie de fuelle que ayuda a sacar aire a través de la parte frontal del pulmón que intercambia gases, dijo Capano. Entonces, cuando la parte frontal del pulmón no puede expandirse por completo, cuando la boa está ocupada comiendo un refrigerio, la parte posterior del pulmón aún puede extraer aire a través del tejido y permitir que ocurra el intercambio de gases.

“Incluso si su [pulmón] frontal no puede moverse, o incluso si algo lo aplasta, aún puede aspirar aire a través de él”, dijo Capano. “Y luego, al hacerlo, todavía estás extrayendo aire oxigenado a través de tu tejido vascular”.

Esta imagen destaca las diferentes regiones de las costillas que usa una boa constrictora para respirar mientras descansa (azul), constriñe a sus presas (verde) y digiere una comida(rojo). Crédito de la imagen: Scott Boback

El equipo descubrió que las boas constrictoras usaban este método de respiración único colocando manguitos de presión arterial en boas adultas en su laboratorio, para restringir el movimiento de algunas de las costillas de las serpientes. El equipo utilizó varias técnicas para medir el flujo de aire que entra y sale de los pulmones de las serpientes y la actividad eléctrica de diferentes músculos. También utilizaron una técnica llamada “Reconstrucción de rayos X de la morfología en movimiento” (XROMM) para rastrear cómo se movían las costillas de las serpientes, en tiempo real.

El uso de XROMM implicó colocar pequeños marcadores de metal en algunas de las costillas de las serpientes y luego escanear a los animales desde el costado y desde arriba a medida que se movían. Al combinar las imágenes tomadas desde ambos puntos de vista, el equipo capturó cómo se movían las costillas en tres dimensiones y creó modelos detallados de la caja torácica en movimiento, dijo Capano.

El nuevo estudio captura muy bien cómo cambia el movimiento de las costillas de las boas en respuesta al manguito de presión arterial, que presiona al animal desde todos los lados, dijo Penning. Dicho esto, cuando una serpiente en realidad constriñe a un animal, el lado de la serpiente que hace contacto con la presa “probablemente hace la mayor parte del trabajo ejerciendo fuerza”, mientras que el otro lado de la serpiente puede estar menos comprimido, en comparación, según notó.

Por lo tanto, puede haber ligeras diferencias en la forma en que las serpientes ajustan su respiración para adaptarse a la presión del brazalete, en comparación con cuando están estrangulando a la presa. Penning dijo que estaría interesado en ver esas diferencias investigadas en el futuro. De cara al futuro, Capano dijo que está interesado en estudiar cómo las boas y otras serpientes mueven sus costillas durante diferentes comportamientos dinámicos, como el deslizamiento.

Fuente: Live Science.

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