Ed. nota: diamo il benvenuto al blogger ospite Greg Laden per un tour di due settimane sul blog di Surprising Science.
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Questa è una storia di serpenti, isole e studenti. Cominciamo con i serpenti.
Tra i molti diversi tipi di serpenti ci sono i costrittori: boa e pitoni. Sono parenti stretti che divergono milioni di anni fa. I pitoni si trovano nel Vecchio Mondo (Africa e Asia) e in Australia. Boas (famiglia Boidae) si trovano nel Nuovo Mondo (Nord, Centro e Sud America, incluse alcune isole dei Caraibi). Tutti uccidono la loro preda avvolgendola e schiacciandola a morte.
Tra i boa c'è una forma di abitazione in Belize che è oggetto di interesse per ambientalisti, ecologi e, recentemente, biologi comportamentali. Questo è il boa in miniatura di Snake Cayes, un gruppo di isole al largo della costa meridionale del Belize. Quando dico "miniatura" intendo che variano in lunghezza da 30 cm a circa 2 metri (da 1 a 6 piedi). Questo è piccolo rispetto ai boa continentali della stessa specie, che possono raggiungere i 4 metri di lunghezza.
È comune per le popolazioni animali che vivono sulle isole esibire differenze di dimensioni rispetto a quelle sulla terraferma. I mammiferi medi e più grandi come i cervi tendono ad essere più piccoli sulle isole, i piccoli mammiferi come i roditori tendono ad essere più grandi. Qualcosa del genere può accadere anche con i serpenti.
Allison Hall (a sinistra) dice "È una cosa normale avere un po 'paura dei serpenti, ma entri davvero nel progetto e vieni ad amare gli animali". Amanda Hayes è sulla destra. (Immagine fornita da Dickinson News ed Eventi) Scott Boback è un esperto di questi animali, e da quando era uno studente laureato alla Auburn University, ha cercato di rispondere alla domanda "come e perché questi serpenti sono piccoli?"
Le spiegazioni più probabili per le differenze di dimensioni sembrano essere la dieta o altre caratteristiche dell'ambiente o la genetica. Forse c'è un approvvigionamento di cibo limitato sulle isole, quindi i serpenti crescono lentamente, e quindi ce ne sono pochi o niente grandi. Avrebbero impiegato così tanto tempo a raggiungere grandi dimensioni che da qualche parte lungo la linea avrebbero incontrato la loro fine. In alternativa, potrebbe essere che i serpenti che crescono lentamente o quasi smettano di crescere man mano che si avvicinano a una certa dimensione sopravvivono più a lungo o si riproducono in modo più efficace (probabilmente a causa della disponibilità di cibo limitata). In tal caso, i geni coinvolti nella crescita sarebbero modellati dalla selezione naturale e nel tempo i serpenti dell'isola sarebbero piccoli perché geneticamente diversi. Puoi facilmente immaginare come i due processi funzionerebbero insieme, forse con effetti ambientali inizialmente funzionanti ma con i cambiamenti genetici che si verificano nel tempo.
Alla fine Boback arrivò a una conclusione sulle dimensioni ridotte dei boa dell'isola. Di recente mi ha detto: "abbiamo stabilito che esiste una componente genetica nel nanismo nelle isole. Tuttavia, riteniamo che in realtà sia una combinazione di effetti genetici e ambientali che alla fine determinano la dimensione del boa dell'isola. Cioè, i tassi di crescita sono diversi tra i boa dell'isola e quelli della terraferma e questo sembra essere determinato in parte dalla genetica. ”(Vedi sotto per il riferimento al suo articolo su questa ricerca.)
Più di recente, Boback e i suoi studenti del Dickinson College hanno rivolto una domanda diversa sui boa: come fanno a sapere quando smettere di spremere la loro preda? Questa è una domanda interessante perché, come puoi immaginare, contrarre la maggior parte dei muscoli del corpo per un lungo periodo di tempo è energicamente costoso, ma lasciare andare una preda prima che sia completamente morta può causare la perdita di un pasto. Come esperimento informale, ho posto questa domanda a cinque persone diverse negli ultimi due giorni, dopo aver letto le ricerche di Boback, e tutti hanno dato all'incirca la stessa risposta: i serpenti lasciano andare quando la preda è morta e smette di lottare.
Bene, si scopre che facciamo scienza per dimostrarci sbagliati, perché questa non è la risposta. Sospettando un meccanismo particolare, Boback i suoi studenti, che mantengono una colonia di questi boa nel loro laboratorio a Dickinson, escogitarono un brillante esperimento. Presero una serie di topi morti che normalmente sarebbero stati nutriti con i serpenti e vi installarono "cuori" robotici. Quando i serpenti stringevano i topi, i cuori potevano battere per un po ', quindi venivano spenti. Poco dopo, i serpenti allentarono la presa, quindi lasciarono andare.
Si scopre che i boa hanno la capacità di rilevare un battito cardiaco nella preda e usano queste informazioni per determinare quanta pressione applicare. I serpenti che non avevano mai ucciso o mangiato prede vive agivano allo stesso modo dei serpenti con esperienza con prede vive, suggerendo che questo comportamento è innato e non appreso.
"Molti di noi pensano ai serpenti come audaci assassini, incapaci delle complesse funzioni che in genere riserviamo ai vertebrati superiori", afferma Boback. "Abbiamo trovato il contrario e suggeriamo che questa straordinaria sensibilità è stata un progresso chiave che ha forgiato il successo dell'intero gruppo di serpenti".
Una delle cose interessanti di questo progetto è che ha coinvolto gli sforzi dei ricercatori universitari. I laureandi non solo hanno partecipato alla ricerca, ma hanno contribuito a produrre il documento peer review e sono elencati come autori. Katelyn McCann, che era uno studente in questo progetto e ora lavora come coordinatore della ricerca clinica presso l'ospedale pediatrico di Boston, osserva: “Ho avuto modo di sperimentare la vera natura collaborativa della ricerca, nonché le ore di lavoro indipendente che vanno nel prodotto finale. Ora, lavorando nella ricerca, mi sembra di capire veramente il metodo scientifico e ciò che va in qualsiasi studio. "Boback aggiunge, " la ricerca studente-facoltà presso Dickinson è un'opportunità per gli studenti di sperimentare la scienza in azione. È il livello fondamentale dell'apprendimento nelle scienze poiché lo studente partecipa attivamente al processo di scoperta. "
Fonte:
Boback, S., Hall, A., McCann, K., Hayes, A., Forrester, J., & Zwemer, C. (2012). Snake modula la costrizione in risposta al battito cardiaco della preda Biology Letters DOI: 10.1098 / rsbl.2011.1105
Boback, SM e DM Carpenter. 2007. Dimensione corporea e forma della testa in boa dell'isola (boa constrictor) in Belize: contributi ambientali contro genetici. Pagine 102-116 in RW Henderson e R. Powell, editori. Biologia dei boa, dei pitoni e dei relativi taxa. Eagle Mountain Publishing, Eagle Mountain, UT.
Ulteriori informazioni per questa storia sono arrivate dal Dr. Scott Boback e un comunicato stampa del Dickinson College.
