Como as boas constritoras evitam asfixia quando apertam suas presas?

Os jibóias são famosos por caçar emboscando suas presas e depois espremendo animais pegos até a morte com suas bobinas musculares. Mas como uma jibóia contrai seu corpo em torno de uma vítima e corta o fluxo sanguíneo para o cérebro desse animal, como a cobra evita espremer todo o ar de seus próprios pulmões e sufocar no processo?

Acontece que uma jibóia pode ajustar rapidamente qual seção da caixa torácica você usa para respirar, de acordo com um estudo no Journal of Experimental Biology (JEB). Portanto, se uma jibóia pegar um esquilo ou rato usando a metade frontal de seu corpo, a constrição usará as costelas abaixo de seu corpo em forma de macarrão para continuar respirando enquanto esmaga o roedor. E da mesma forma, as costelas mais próximas da cabeça do animal assumirão o controle se as costelas traseiras estiverem pressionadas contra um animal imobilizado.

“A constrição é um comportamento incrivelmente drenante de energia e quase certamente requer uma alta demanda por oxigênio”, David Penning, professor assistente de biologia da Southern Missouri State University, que não participou do estudo. A nova pesquisa “ajuda a esclarecer algumas das confusões sobre como a ingestão de oxigênio ocorre durante esse árduo processo”.

Além de revelar como as boas respiram durante a constrição, “Acho que esse trabalho pode ser usado para fazer inferências mais amplas além da jibóia”, disse Penning ao WordsSidekick.com em um e-mail. “Não só sabemos muito pouco sobre como as cobras funcionam, mas também sabemos pouco sobre as demandas metabólicas reais da maioria de suas atividades.”

Evolução do pulmão da serpente

“Essa capacidade de controlar qual seção de sua caixa torácica está envolvida na respiração provavelmente permitiu que boas evoluíssem para suas formas atuais”, disse o primeiro autor do estudo, John Capano, pesquisador associado de pós-doutorado no Departamento de Ecologia, Evolução e Biologia de Organismos da Universidade de Informações de Brown. “Você não parece ser capaz de desenvolver uma constrição para matar coisas realmente grandes se estiver comprometendo a ventilação pulmonar”, disse Capano.

Essa estratégia de respiração precisa também provavelmente ajudará boas a sobreviver ao processo de engolir e digerir presas grandes, já que esses alimentos fortes restringem o movimento das costelas do animal por dentro, disse o especialista ao WordsSidekick.com. Em seu relatório, os autores do estudo teorizam que outras espécies de cobras provavelmente usarão esse mesmo método de respiração, e que o método provavelmente evoluiu junto com os crânios altamente móveis das cobras, que se contraem para que os animais possam envolver suas mandíbulas em torno de presas enormes e engoli-las.

Ao contrário dos humanos, as cobras não têm diafragmas, os grandes músculos em forma de cúpula que se contraem e se achatam para permitir que os pulmões de uma pessoa se expandam e se encham de ar e depois relaxem e comprimam os pulmões para expelir o ar. Em vez disso, as cobras usam músculos presos às costelas para alterar o volume da caixa torácica e permitir que o ar entre e saia dos pulmões.

Quando os animais respiram com a caixa torácica, eles geralmente usam pequenos músculos chamados intercostais que correm entre as costelas adjacentes, de acordo com Capano. Esses animais usam os músculos intercostais para mover “blocos” inteiros de costelas de uma só vez, em vez de ter controle independente e afinado de costelas individuais.

Em comparação, boas e outras cobras usam principalmente os músculos de elevação da costa para respirar; cada elevador da costa se estende da espinha até uma das mais de 400 costelas da cobra. Em seu novo estudo, a equipe revelou como cada elevador “pode basicamente controlar os movimentos de maneira muito mais discreta”. “Você pode simplesmente levantar essa costela individual”, disseram eles. Quando um elevador se contrai, ele puxa a costela para trás, como uma porta em uma dobradiça, enquanto faz com que o osso gire levemente; esses movimentos delicados controlam quando e onde os pulmões das cobras podem ser inflados.

Todas as cobras têm pulmões direitos totalmente desenvolvidos, mas dependendo da espécie, uma cobra pode ter um pulmão esquerdo insignificante ou nenhum pulmão esquerdo, de acordo com um relatório de 2015 na revista PLOS One . Boas constritoras pertencem ao primeiro grupo, pois têm um minúsculo pulmão esquerdo e um pulmão direito longo que tem cerca de um terço do comprimento do corpo da cobra, observa o relatório JEB.

O terço frontal do pulmão longo, o mais próximo da cabeça da cobra, contém tecido que pode realizar trocas gasosas, o que significa que ele pode passar oxigênio para a corrente sanguínea e remover ou exalar resíduos, como dióxido de carbono. Os dois terços das costas do pulmão não podem realizar trocas gasosas e são essencialmente “apenas uma bolsa”, disse Capano.

Os cientistas têm teorias diferentes sobre a função dessa região em forma de bolsa, mas o novo estudo apóia a ideia de que ela atua como uma espécie de fole que ajuda a extrair o ar pela frente do pulmão que troca gases, segundo o especialista. Assim, quando a frente do pulmão não consegue se expandir totalmente, quando a jibóia está ocupada comendo um lanche, a parte de trás do pulmão ainda pode aspirar ar através do tecido e permitir que ocorram trocas gasosas. “Mesmo que seu pulmão da frente não consiga se mover, ou mesmo que algo o esmague, você ainda pode sugar o ar através dele. E então, ao fazer isso, você ainda está extraindo ar oxigenado através de seu tecido vascular”, acrescentou.

A equipe descobriu que jibóias constritoras usavam esse método único de respiração, colocando algemas de pressão arterial em boas adultas em seu laboratório, para restringir o movimento de algumas costelas das cobras. A equipe usou várias técnicas para medir o fluxo de ar dentro e fora dos pulmões das cobras e a atividade elétrica de diferentes músculos. Eles também usaram uma técnica chamada “reconstrução por raios-X da morfologia em movimento” (XROMM) para rastrear como as costelas das cobras se moviam, em tempo real.

O uso de XROMM envolveu colocar pequenos marcadores de metal em algumas costelas das cobras e, em seguida, escanear os animais de lado e de cima enquanto eles se moviam. Ao combinar as imagens tiradas de ambos os pontos de vista, a equipe capturou como as costelas se moviam em três dimensões e criou modelos detalhados da caixa torácica em movimento.

“O novo estudo capta muito bem como o movimento das costelas de boas muda em resposta ao manguito de pressão arterial, que pressiona o animal de todos os lados”, disse Penning. Dito isto, quando uma cobra realmente contrai um animal, o lado da cobra que faz contato com a presa “provavelmente faz a maior parte do trabalho exercendo força”, enquanto o outro lado da cobra pode ser menos comprimido, em comparação, observou o especialista. Olhando para o futuro, Capano disse que está interessado em estudar como boas e outras cobras movem suas costelas durante diferentes comportamentos dinâmicos, como deslizar.

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