Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
De senare stadierna av graviditeten kan göra livet svårt eftersom fostret trycker mot mellangärdet, vilket gör det svårt att andas. Men ormar som drar ihop sina offer innan de sväljer dem hela måste övervinna utmaningarna med att andas medan deras lungor är begränsade varje gång de äter. "Utan membran förlitar de sig helt på rörelser av sina revben", säger John Capano (Brown University), och tillägger att de tidigaste ormens förfäder måste ha övervunnit utmaningen att andas medan de klämmer och smälter middagen.
Men det var inte klart hur moderna ormar räddar sig själva från att kvävas samtidigt som de drar ihop sina offer. En möjlighet var att djuren justerar vilken region av bröstkorgen de använder för att andas in, beroende på om de vilar, stryper ett djur eller smälter. Ändå hade ingen övervakat i detalj ormars andningsmönster när de dämpade sin middag för att kontrollera om djuren kan justera vilken del av bröstkorgen de använder.
Så Capano och Elizabeth Brainerd (Brown University) säkrade en blodtrycksmanschett runt revbenen på boa constrictors för att begränsa deras rörelser och upptäckte att de slingrande reptilerna använder olika delar av bröstkorgen för att andas när deras revben är sammandragna. De fann att den bakre delen av lungan fungerar som en bälg, drar luft in i lungan när revbenen längre fram inte längre kan röra sig eftersom de pressar byten ihjäl, och publicerade sin upptäckt i Journal of Experimental Biology i> .
Capano fäste små metallmarkörer på två revben i varje reptil - en en tredjedel av ormens kropp och en annan halvvägs - för att visualisera hur revbenen rörde sig med hjälp av röntgenstrålar. Han placerade sedan en blodtrycksmanschett över revbenen i båda regionerna och ökade gradvis trycket för att immobilisera dem. "Antingen hade djuren inget emot manschetten eller blev defensiva och väste för att försöka få forskaren att gå", minns Capano och förklarar att reptilerna verkligen fyller sina lungor när de väser. "Det här var ett tillfälle att mäta några av de största andetag som ormar tar", säger han.
Genom att rekonstruera boakonstriktorernas revbensrörelser var det tydligt att djuren kunde kontrollera revbenens rörelser i olika delar av bröstkorgen oberoende av varandra. När boa constrictors greps av blodtrycksmanschetten en tredjedel av vägen längs kroppen, andades djuren med hjälp av revbenen längre bak, svängde revbenen bakåt samtidigt som de tippade upp dem för att dra in luft i lungorna. Men när revbenen mot den bakre delen av lungan var sammandragna andades ormarna med hjälp av revbenen närmare huvudet. Faktum är att revbenen längst ut i lungan bara rörde sig när de främre revbenen greps och drog luft djupt in i regionen, även om den har dålig blodtillförsel och inte förser kroppen med syre. The far end of the lung was behaving like a bellows, pulling air through the front section of the lung when it could no longer breathe for itself.
In addition, Capano, Scott Boback and Charles Zwemer (both from Dickinson College), filmed and recorded the nerve signals controlling the rib muscles when constricted by the blood pressure cuff, while Boback also filmed a snake with a GoPro as it dined, revealing that the ribs were not simply being held immobile. There were no nerve signals in the constricted muscles; the snakes had shifted to breathing by activating a different set of ribs further along the body.
As subduing and digesting a victim is one of the most energetic things these snakes can do, it was probably essential that they evolved the ability to adjust where they breathe before adopting their new rib-hindering lifestyle to ensure that they didn't suffocate themselves.