コンストリクターボアは獲物を絞るときに窒息をどのように防ぎますか？

ボアコンストリクターは、獲物を待ち伏せし、死んだ動物を筋肉のコイルで圧搾して狩りをすることで有名です。しかし、ボアは犠牲者の周りで体を収縮させ、その動物の脳への血流を遮断するので、ヘビはどのようにして自分の肺からすべての空気を圧迫し、その過程で窒息するのを避けますか？

Journal of Experimental Biology（JEB）の研究によると、ボアコンストリクターは、胸郭の呼吸に使用する部分をすばやく調整できることがわかりました。したがって、ボアが体の前半分を使ってリスやネズミを捕まえた場合、くびれは麺のような体の下の肋骨を使用して、げっ歯類を粉砕しながら呼吸を続けます。同様に、後肋骨が現在固定された動物に押し付けられている場合、動物の頭に最も近い肋骨が引き継がれます。

「収縮は非常にエネルギーを消耗する行動であり、ほぼ確実に酸素に対する高い需要が必要です」と、南ミズーリ州立大学の生物学の助教授であるデイビッド・ペニングは、この研究に参加しませんでした。新しい研究は、「この困難なプロセス中に酸素摂取がどのように発生するかについての混乱を解消するのに役立ちます」。

収縮中にボアがどのように呼吸するかを明らかにすることに加えて、「この作品はボアコンストリクターを超えてより広範な推論を行うために使用できると思います」とペニングはメールでWordPressSideKick.comに語った。「ヘビがどのように機能するかについてほとんど知らないだけでなく、ヘビの活動の大部分の実際の代謝要求についてもほとんど知りません。」

ヘビ肺の進化

「胸郭のどの部分が呼吸に関与しているかを制御するこの能力により、ボアは現在の形態に進化する可能性が高くなります」と、研究の最初の著者であるジョンカパノは、大学の生態学、進化、生物生物学部のポスドク准研究員は述べています。ブラウンの情報。「肺の換気が損なわれているなら、本当に大きなものを殺すためのくびれを発症することはできないようです」とCapano氏は言います。

この正確な呼吸戦略は、ボアが大きな獲物を飲み込んで消化するプロセスから生き残るのに役立つ可能性もあります。これらの強力な食品は、動物の肋骨の内部からの動きを制限するため、専門家はWordsSidekick.comに語った。彼らの報告では、研究の著者らは、他の種類のヘビがこの同じ呼吸法を使用する可能性が高く、動物が顎を巨大な獲物に巻き付けて飲み込むことができるように収縮するヘビの非常に可動性の高い頭蓋骨とともに進化したと理論付けています。

人間とは異なり、ヘビには横隔膜がありません。横隔膜は、収縮して平らになり、人の肺が膨張して空気で満たされ、肺をリラックスして圧縮して空気を排出できるようにします。代わりに、ヘビは肋骨に付着した筋肉を使用して胸郭の体積を変化させ、空気が肺に出入りできるようにします。

Capanoによると、動物は胸郭で呼吸するとき、通常、隣接する肋骨の間を走る肋間と呼ばれる小さな筋肉を使用します。これらの動物は、肋骨の「ブロック」全体を一度に動かすために、肋間筋を使用して、個々の肋骨を独立して微調整するのではなく、一度に肋骨の「ブロック」全体を動かします。

それに比べて、ボアや他のヘビは、主に海岸のリフトの筋肉を使って呼吸します。各海岸挙筋は、背骨から蛇の400本以上の肋骨の1つまで伸びています。彼らの新しい研究では、各挙筋が 「基本的にはるかに慎重に動きを制御できる」ことを明らかにしました。「その肋骨を持ち上げるだけでいい」と彼らは言った。挙筋が収縮すると、ヒンジのドアのように肋骨を引き戻し、骨をわずかに回転させます。これらの繊細な動きは、蛇の肺が膨張する時期と場所を制御します。

PLOS One誌の2015年のレポートによると、すべてのヘビは右肺が完全に発達していますが、種によっては、ヘビは左肺が無視できるか、左肺がない場合があります。収縮性ボアは、小さな左肺と蛇の体の長さの約3分の1の長い右肺を持っているため、最初のグループに属している、とJEBレポートは指摘しています。

蛇の頭に最も近い長い肺の前3分の1には、ガス交換を行うことができる組織が含まれています。つまり、酸素を血流に送り、二酸化炭素などの老廃物を除去または吐き出すことができます。肺の後部3分の2はガス交換を行うことができず、本質的に「単なるバッグ」であると、Capano氏は述べています。

専門家によると、科学者はこの袋状の領域の機能についてさまざまな理論を持っていますが、新しい研究は、ガスを交換する肺の前面から空気を引き出すのに役立つ一種のベローズとして機能するという考えを支持しています。したがって、肺の前部が完全に拡張できない場合、ボアがおやつを食べるのに忙しい場合でも、肺の後部は組織に空気を吸い込み、ガス交換を行うことができます。「前肺が動けなくても、何かが押しつぶされても、空気を吸い込むことはできます。そして、そうすることによって、あなたはまだあなたの血管組織を通して酸素化された空気を吸い込んでいます」と彼は付け加えました。

研究チームは、コンストリクターボアが実験室で成体のボアに血圧計を当てることにより、このユニークな呼吸法を使用して、ヘビの肋骨の一部の動きを制限していることを発見しました。チームは、ヘビの肺に出入りする空気の流れと、さまざまな筋肉の電気的活動を測定するために、いくつかの技術を使用しました。また、「動いている形態のX線再構築」（XROMM）と呼ばれる手法を使用して、ヘビの肋骨がどのように動いたかをリアルタイムで追跡しました。

XROMMの使用には、ヘビの肋骨の一部に小さな金属マーカーを配置し、動物を横から上方からスキャンすることが含まれていました。両視点から撮影した映像を組み合わせることで、肋骨がどのように立体的に動くかを捉え、可動する胸郭の詳細なモデルを作成しました。

「新しい研究は、動物を四方から圧迫する血圧カフに反応してボアリブの動きがどのように変化するかを非常によく捉えています」とペニング氏は述べています。とはいえ、ヘビが実際に動物を収縮させると、獲物と接触するヘビの側は「おそらく力を加えることによってほとんどの作業を行う」が、ヘビの反対側は圧縮が少ない可能性がある、と専門家は指摘した。将来を見据えて、カパノ氏は、ボアや他のヘビがスライドなどのさまざまな動的動作中に肋骨をどのように動かすかを研究することに興味があると述べました。

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