Painos huom: Tervetuloa takaisin vierasblogger Greg Ladeniin kahden viikon blogin kiertueelle yllättävän tieteen parissa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Boa-supistajat tappavat pysäyttämällä verenkiertoa
Tämä on tarina käärmeistä, saarista ja opiskelijoista. Aloitetaan käärmeistä.
Monien erityyppisten käärmeiden joukossa ovat supistajat: boat ja pythonit. He ovat lähisukulaisia, jotka eroavat miljoonia vuosia sitten. Pythonia esiintyy vanhassa maailmassa (Afrikassa ja Aasiassa) sekä Australiassa. Boasia (Boidae-perhe) esiintyy uudessa maailmassa (Pohjois-, Keski- ja Etelä-Amerikassa, mukaan lukien jotkut Karibian saaret). He kaikki tappavat saaliinsa käärimällä sen ympärille ja puristamalla se kuolemaan.
Boasien joukossa on Belizessä sijaitseva saaren asumismuoto, josta kiinnostavat luonnonsuojelijat, ekologit ja viime aikoina käyttäytymisbiologit. Tämä on Snake Cayes -ryhmän miniatyyriboa, joka on ryhmä saaria Etelä-Belizen rannikolla. Kun sanon ”miniatyyri”, tarkoitan, että niiden pituus on 30 cm - noin 2 metriä (1–6 jalkaa). Tämä on pieni verrattuna saman lajin mannermaan boasiin, joiden pituus voi olla 4 metriä.
On tavallista, että saarilla elävissä eläinpopulaatioissa on kooltaan erilaisia eroja mantereella olevista. Keskikokoiset ja suuret nisäkkäät, kuten hirvieläimet, ovat yleensä pienempiä saarilla, pienet nisäkkäät, kuten jyrsijät, yleensä suuremmat. Jotain tällaista voi tapahtua myös käärmeiden kanssa.
Allison Hall (vas.) Sanoo: “On normaalia, että pelkäämme käärmeitä, mutta joudut todella projektiin ja tulet rakastamaan eläimiä.” Amanda Hayes on oikealla. (Kuva toimittanut Dickinson News and Events) Scott Boback on asiantuntija näissä eläimissä, ja siitä hetkestä lähtien, kun hän oli jatko-opiskelija Auburnin yliopistossa, hän yritti vastata kysymykseen “kuinka ja miksi nämä käärmeet ovat pieniä?”
Todennäköisimmät selitykset kokoeroille näyttävät olevan joko ruokavalio tai muut ympäristön piirteet tai genetiikka. Ehkä saarilla on rajoitetusti ruokatarjontaa, joten käärmeet kasvavat hitaasti, joten suuria on vähän tai ei ollenkaan. Kestää heidän niin kauan saavuttaa suuren koon, että jonnekin linjan varrella he olisivat tavanneet kuolemansa. Vaihtoehtoisesti voi olla, että käärmeet, jotka kasvavat hitaasti tai melkein lakkaavat kasvamasta lähestyessään tiettyä kokoa, selviävät pidempään tai lisääntyvät tehokkaammin (todennäköisesti ruuan saatavuuden vuoksi). Jos niin, kasvuun osallistuvat geenit muokkautuvat luonnollisella valinnalla ja ajan kuluessa saaren käärmeet olisivat pieniä, koska ne ovat geneettisesti erilaisia. Voit helposti kuvitella, kuinka nämä kaksi prosessia toimisivat yhdessä, ehkä, että ympäristövaikutukset toimivat alun perin, mutta ajan myötä syntyvät geneettiset muutokset.
Boback teki lopulta johtopäätöksen saaren pienestä koosta. Hän kertoi äskettäin minulle ”, että olemme päättäneet, että saarilla on jonkin verran geneettistä komponenttia kääpiölaisuudessa. Uskomme kuitenkin, että saaren boa-koon lopulta määrittelee geneettisten ja ympäristövaikutusten yhdistelmä. Toisin sanoen kasvunopeudet ovat erilaisia saarien ja mantereiden välillä, ja näyttää siltä, että sen määrää osittain genetiikka. ”(Katso jäljempänä viite hänen tutkimusta käsittelevään julkaisuun.)
Viime aikoina Boback ja hänen Dickinson College -opiskelijat ovat puhuneet toisesta boas-kysymyksestä: Mistä he tietävät, milloin lopettaa saaliin puristaminen? Tämä on mielenkiintoinen kysymys, koska kuten voitte ehkä kuvitella, suurimman osan kehon lihaksista supistaminen on pitkiä aikoja energiallisesti kallista, mutta saaliin päästäminen pois ennen kuin se on täysin kuollut, voi aiheuttaa aterian menetyksen. Epävirallisena kokeiluna kysyin viideltä eri ihmiseltä tämän kysymyksen kahden viime päivän aikana, luettuaan Bobackin tutkimuksen, ja kaikki antoivat suunnilleen saman vastauksen: Käärmeet päästivät irti, kun saalis on kuollut ja lakkaa kamppailemasta.
No, osoittautuu, että teemme tiedettä todistaaksemme itsemme väärin, koska se ei ole vastaus. Epäillään tiettyä mekanismia, Bobackin opiskelijat, jotka ylläpitävät näiden boas-siirtokuntaa laboratoriossaan Dickinsonissa, suunnittelivat loistavan kokeilun. He ottivat joukon kuolleita rottia, jotka normaalisti syötettiin käärmeille, ja asensivat niihin robotti-sydämiä. Kun käärmeet supistivat rottia, sydämen annettiin lyödä hetkeksi, sitten ne sammutettiin. Pian sen jälkeen käärmeet löysivät pitoaan ja päästivät sitten irti.
Osoittautuu, että boasilla on kyky havaita sydämen syke saalista, ja he käyttävät näitä tietoja määrittääkseen, kuinka paljon painetta on kohdistettava. Käärmeet, jotka eivät ole koskaan tappaneet tai syöneet elävää saalista, toimivat samalla tavalla kuin käärmeet, joilla on kokemusta elävästä saalista, mikä viittaa siihen, että tämä käyttäytyminen on luontaista eikä sitä ole opittu.
"Monet meistä ajattelevat käärmeitä rohkeita tappajia, jotka eivät kykene monimutkaisiin toimintoihin, jotka yleensä varaamme korkeammille selkärankaisille", Boback sanoo. "Havaitsimme toisin ja ehdotamme, että tämä huomattava herkkyys oli tärkeä edistysaskel, joka loi koko käärmeryhmän menestyksen."
Yksi tämän projektin kauniista asioista on, että se sisälsi perustutkintoa suorittavien tutkijoiden ponnisteluja. Opiskelijat eivät vain osallistuneet tutkimukseen, mutta he auttoivat myös vertaisarvioidun paperin laatimisessa ja luetellaan kirjoittajina. Katelyn McCann, joka oli tämän projektin opiskelija ja työskentelee nyt kliinisen tutkimuksen koordinaattorina Bostonin lastensairaalassa, toteaa: ”Sain kokea tutkimuksen todellisen yhteistyöluonteen sekä itsenäisen työn tunnit, jotka menevät lopputuote. Nyt tutkimuksen parissa työskennellessäni tunnen todella ymmärtävän tieteellisen menetelmän ja minkä tahansa tutkimuksen. ”Boback lisää:” Dickinsonin opiskelija-tiedekunnan tutkimus on mahdollisuus opiskelijoille kokea tiede käytännössä. Se on luonnontieteiden oppimisen perustaso, koska opiskelija osallistuu aktiivisesti löytöprosessiin. ”
Lähde:
Boback, S., Hall, A., McCann, K., Hayes, A., Forrester, J., ja Zwemer, C. (2012). Käärme moduloi supistumista vasteena saaliin sydämen lyönteille. Biologiset kirjeet DOI: 10.1098 / rsbl.2011.1105
Boback, SM ja DM Carpenter. 2007. Kehon koko ja pään muoto saaren boasilla (Boa constrictor) Belizessä: Ympäristö vai geneettinen vaikutus. Sivut 102-116 julkaisuissa RW Henderson ja R. Powell. Boasien, pythonien ja vastaavien taksonien biologia. Eagle Mountain Publishing, Eagle Mountain, Yhdysvallat.
Lisätietoja tästä tarinasta tuli tohtori Scott Bobackilta ja lehdistötiedote Dickinson Collegeltä.
