Издание примечание: мы приглашаем приглашенного блоггера Грега Ладена на двухнедельную экскурсию по теме «Удивительная наука».
Связанный контент
- Удавы Боа убивают, останавливая кровообращение
Это история змей, островов и студентов. Начнем со змей.
Среди множества разных видов змей есть констрикторы: удавы и питоны. Они близкие родственники, которые разошлись миллионы лет назад. Питоны встречаются в Старом Свете (Африке и Азии), а также в Австралии. Боа (семейство Boidae) встречаются в Новом Свете (Северная, Центральная и Южная Америка, включая некоторые карибские острова). Все они убивают свою добычу, оборачиваясь вокруг нее и сжимая ее до смерти.
Среди боа есть островная форма обитания в Белизе, которая представляет интерес для защитников природы, экологов и, в последнее время, поведенческих биологов. Это миниатюрная горжетка Снейка Кейса, группы островов у побережья южного Белиза. Когда я говорю «миниатюра», я имею в виду, что они имеют длину от 30 см до 2 метров (от 1 до 6 футов). Это мало по сравнению с континентальными боа того же вида, длина которых может достигать 4 метров (13 футов).
Для популяций животных, которые живут на островах, характерны различия в размере по сравнению с популяциями на материке. Средние и крупные млекопитающие, такие как олени, как правило, меньше на островах, мелкие млекопитающие, такие как грызуны, как правило, больше. Нечто подобное может случиться и со змеями.
Эллисон Холл (слева) говорит: «Это нормально - немного бояться змей, но ты действительно попадаешь в проект и любишь животных». Аманда Хейс справа. (Изображение предоставлено Dickinson News and Events) Скотт Бобак является экспертом по этим животным, и со времени, когда он был аспирантом в Обернском университете, он пытался ответить на вопрос «как и почему эти змеи маленькие?»
Наиболее вероятными объяснениями различий в размерах могут быть либо диета, либо другие особенности окружающей среды, либо генетика. Возможно, на островах есть ограниченный запас продовольствия, поэтому змеи растут медленно, и, следовательно, крупных или совсем нет. Им потребовалось бы так много времени, чтобы достичь больших размеров, что где-нибудь вдоль линии они встретили бы их гибель. В качестве альтернативы, это может быть из-за того, что змеи, которые растут медленно или почти перестают расти по мере приближения к определенному размеру, выживают дольше или размножаются более эффективно (возможно, из-за ограниченности запасов пищи). Если это так, то гены, участвующие в росте, будут формироваться естественным отбором, и со временем островные змеи будут маленькими, потому что они генетически отличаются. Вы можете легко представить, как эти два процесса будут работать вместе, возможно, с изначально воздействующими на окружающую среду эффектами, но с течением времени происходят генетические изменения.
Бобак в конечном итоге пришел к выводу о небольших размерах острова Боа. Недавно он сказал мне: «Мы определили, что есть некоторый генетический компонент для карликовости на островах. Тем не менее, мы считаем, что это на самом деле сочетание генетического и экологического воздействия, которое в конечном итоге определяет размер островного боа. То есть темпы роста у островных и материковых боа различны, и это, по-видимому, отчасти определяется генетикой ». (См. Ниже ссылку на его статью об этом исследовании).
Совсем недавно Бобак и его ученики в Дикинсон-колледже задавали другой вопрос о боа: как они узнают, когда прекратить сжимать свою добычу? Это интересный вопрос, потому что, как вы можете себе представить, сокращение большей части мышц в теле в течение длительного периода времени является энергетически дорогостоящим, но отказ от добычи до того, как она полностью погибнет, может привести к потере еды. В качестве неформального эксперимента я задал этот вопрос пяти разным людям за последние два дня после прочтения исследования Бобака, и все дали примерно один и тот же ответ: змеи отпускают, когда жертва мертва и перестает бороться.
Что ж, получается, что мы занимаемся наукой, чтобы доказать свою неправоту, потому что это не ответ. Заподозрив особый механизм, Бобак и его ученики, которые содержат колонию этих боа в своей лаборатории в Дикинсоне, разработали блестящий эксперимент. Они взяли несколько мертвых крыс, которых обычно кормят змеями, и установили в них роботизированные «сердца». Когда змеи сжимали крыс, сердцам позволяли биться некоторое время, затем они были выключены. Вскоре змеи ослабили хватку и отпустили.
Оказывается, что у удавов есть способность обнаруживать сердцебиение в добыче, и они используют эту информацию, чтобы определить, какое давление оказать. Змеи, которые никогда не убивали и не ели живую добычу, действовали так же, как змеи с опытом работы с живой добычей, предполагая, что это поведение является врожденным и не изучено.
«Многие из нас считают змей дерзкими убийцами, неспособными выполнять сложные функции, которые мы обычно резервируем для высших позвоночных», - говорит Бобак. «Мы нашли иное и предположили, что эта замечательная чувствительность была ключевым достижением, которое способствовало успеху всей группы змей».
Одна из замечательных особенностей этого проекта заключается в том, что в нем задействованы усилия исследователей. Студенты не только участвовали в исследовании, но и помогли подготовить рецензируемую статью и указаны в качестве авторов. Кейтлин МакКанн, которая была студентом этого проекта и сейчас работает координатором клинических исследований в Детской больнице в Бостоне, отмечает: «Я испытала истинный совместный характер исследований, а также часы самостоятельной работы, которые уходят в конечный продукт. Теперь, работая в области исследований, я чувствую, что действительно понимаю научный метод и то, что входит в любое исследование », - добавляет Бобак, -« исследования студентов и преподавателей в Дикинсоне - это возможность для студентов испытать науку в действии. Это самый фундаментальный уровень обучения в науке, поскольку студент активно участвует в процессе открытия ».
Источник:
Boback S., Hall, A., McCann K., Hayes A., Forrester J., & Zwemer, C. (2012). Змея модулирует сужение в ответ на сердцебиение жертвы. Биология Письма DOI: 10.1098 / rsbl.2011.1105
Бобак, СМ и Д.М. Карпентер. 2007. Размер тела и форма головы у островных боа (Boa constrictor) в Белизе: экологический и генетический вклад. Страницы 102-116 в RW Хендерсон и Р. Пауэлл, редакторы. Биология боа, питонов и родственных таксонов. Eagle Mountain Publishing, Орлиная Гора, Юта.
Дополнительная информация для этой истории поступила от доктора Скотта Бобака и пресс-релиза от Дикинсон-колледжа.
