Ed. opmerking: we verwelkomen gastblogger Greg Laden voor een tweeweekse blogtour op Surprising Science.
gerelateerde inhoud
- Boa-constrictors doden door de bloedcirculatie te stoppen
Dit is een verhaal van slangen, eilanden en studenten. Laten we beginnen met de slangen.
Onder de vele verschillende soorten slangen bevinden zich de constrictors: boa's en pythons. Het zijn naaste familieleden die miljoenen jaren geleden uiteen liepen. Pythons zijn te vinden in de Oude Wereld (Afrika en Azië) evenals Australië. Boa's (familie Boidae) zijn te vinden in de Nieuwe Wereld (Noord-, Midden- en Zuid-Amerika inclusief enkele Caribische eilanden). Ze doden allemaal hun prooi door zich eromheen te wikkelen en dood te persen.
Onder de boa's is er een eiland-woonvorm in Belize die het onderwerp is van belang voor natuurbeschermers, ecologen en, recentelijk, gedragsbiologen. Dit is de miniatuurboa van Snake Cayes, een groep eilanden voor de kust van Zuid-Belize. Als ik 'miniatuur' zeg, bedoel ik dat ze in lengte variëren van 30 cm tot ongeveer 2 meter (1 tot 6 voet). Dit is klein in vergelijking met de vasteland-boa's van dezelfde soort, die tot 4 meter lang kunnen worden.
Het is gebruikelijk dat dierenpopulaties die op eilanden wonen verschillen in grootte vertonen met die op het vasteland. Middelgrote en grotere zoogdieren zoals herten zijn meestal kleiner op eilanden, kleine zoogdieren zoals knaagdieren zijn meestal groter. Zoiets kan ook gebeuren met slangen.
Allison Hall (links) zegt: "Het is normaal om een beetje bang te zijn voor slangen, maar je komt echt in het project terecht en houdt van de dieren." Amanda Hayes bevindt zich aan de rechterkant. (Afbeelding geleverd door Dickinson News and Events) Scott Boback is een expert op deze dieren, en vanaf het moment dat hij een afgestudeerde student was aan de Auburn University, probeerde hij de vraag te beantwoorden "hoe en waarom zijn deze slangen klein?"
De meest waarschijnlijke verklaringen voor grootteverschillen lijken een dieet of andere kenmerken van de omgeving of genetica te zijn. Misschien is er een beperkte voedselvoorziening op de eilanden, zodat slangen langzaam groeien en er dus weinig of geen grote zijn. Het zou zo lang duren voordat ze een groot formaat bereiken dat ze ergens langs de lijn hun ondergang zouden hebben ontmoet. Als alternatief kan het zijn dat slangen die langzaam groeien of bijna stoppen met groeien naarmate ze een bepaalde grootte naderen, langer overleven of zich effectiever voortplanten (waarschijnlijk vanwege de beperkte voedselvoorziening). Als dat zo is, zouden de genen die betrokken zijn bij groei gevormd worden door natuurlijke selectie en na verloop van tijd zullen de eilandslangen klein zijn omdat ze genetisch verschillend zijn. Je kunt je gemakkelijk voorstellen hoe de twee processen zouden samenwerken, misschien met aanvankelijk werkende milieueffecten maar genetische veranderingen die zich in de loop van de tijd voordoen.
Boback kwam uiteindelijk tot een conclusie over de kleine omvang van de eilandboa's. Hij vertelde me onlangs: 'We hebben vastgesteld dat dwerggroei een genetische component bevat op eilanden. Wij geloven echter dat het eigenlijk een combinatie is van genetische en milieu-effecten die uiteindelijk de grootte van de eilandboa bepalen. Dat wil zeggen, groeisnelheden verschillen tussen eiland- en vastelandboa's en dit lijkt gedeeltelijk te worden bepaald door genetica. ”(Zie hieronder voor de verwijzing naar zijn paper over dit onderzoek.)
Meer recent hebben Boback en zijn studenten aan het Dickinson College een andere vraag gesteld over boa's: hoe weten ze wanneer ze moeten stoppen met het dichtknijpen van hun prooi? Dit is een interessante vraag omdat, zoals je je kunt voorstellen, het samentrekken van de meeste spieren in je lichaam voor een langere periode energetisch duur is, maar het loslaten van prooi voordat het volledig dood is, kan het verlies van een maaltijd veroorzaken. Als informeel experiment stelde ik vijf verschillende mensen deze vraag in de afgelopen twee dagen, na het lezen van het onderzoek van Boback, en iedereen gaf ongeveer hetzelfde antwoord: de slangen lieten los wanneer de prooi dood is en stopt met worstelen.
Nou, het blijkt dat we wetenschap doen om onszelf verkeerd te bewijzen, want dat is niet het antwoord. Omdat hij een bepaald mechanisme vermoedde, bedachten zijn studenten, die een kolonie van deze boa's in hun laboratorium in Dickinson onderhouden, een briljant experiment. Ze namen een aantal dode ratten die normaal aan de slangen zouden worden gevoerd en installeerden robotachtige "harten" erin. Toen de slangen de ratten vernauwden, mochten de harten een tijdje kloppen, waarna ze werden uitgeschakeld. Kort daarna maakten de slangen hun greep los en lieten ze vervolgens los.
Het blijkt dat boa's de mogelijkheid hebben om een hartslag in de prooi te detecteren, en ze gebruiken deze informatie om te bepalen hoeveel druk ze moeten toepassen. Slangen die nog nooit levende prooi hadden gedood of gegeten, handelden hetzelfde als slangen met ervaring met levende prooi, wat suggereert dat dit gedrag aangeboren is en niet aangeleerd.
"Velen van ons beschouwen slangen als stoutmoedige moordenaars, niet in staat tot de complexe functies die we meestal reserveren voor hogere gewervelde dieren, " zegt Boback. "We vonden het anders en suggereren dat deze opmerkelijke gevoeligheid een belangrijke vooruitgang was die het succes van de hele slangengroep heeft gevormd."
Een van de leuke dingen van dit project is dat het de inspanningen van niet-gegradueerde onderzoekers inhield. De studenten namen niet alleen deel aan het onderzoek, maar ze hielpen ook bij het opstellen van de peer reviewed paper en worden vermeld als auteurs. Katelyn McCann, student aan dit project en nu werkzaam als coördinator van klinisch onderzoek in het Kinderziekenhuis in Boston, merkt op: “Ik heb het echte samenwerkingskarakter van onderzoek ervaren, evenals de uren van onafhankelijk werk dat ingaat op de eindproduct. Nu, bij het werken in onderzoek, heb ik het gevoel dat ik de wetenschappelijke methode en wat er in elke studie past goed begrijpt. "Boback voegt eraan toe:" Onderzoek door studenten aan faculteit Dickinson biedt studenten de mogelijkheid om wetenschap in actie te ervaren. Het is het meest fundamentele niveau van leren in de wetenschap omdat de student actief deelneemt aan het ontdekkingsproces. ”
Bron:
Boback, S., Hall, A., McCann, K., Hayes, A., Forrester, J., & Zwemer, C. (2012). Snake moduleert vernauwing als reactie op de hartslag van prooi Biology Letters DOI: 10.1098 / rsbl.2011.1105
Boback, SM en DM Carpenter. 2007. Lichaamsgrootte en hoofdvorm in eilandboa's (Boa constrictor) in Belize: bijdragen aan het milieu versus genetische factoren. Pagina's 102-116 in RW Henderson en R. Powell, redacteuren. Biologie van de boa's, pythons en gerelateerde taxa. Eagle Mountain Publishing, Eagle Mountain, UT.
Aanvullende informatie voor dit verhaal kwam van Dr. Scott Boback en een persbericht van het Dickinson College.
