כיצד נחשים מצליחים לנשום בזמן שהם חונקים את הטרף שלהם? במהלך פעולת החניקה, הנחש כרוך במשך זמן רב סביב גוף הטרף, ושריריו מכווצים בחוזקה. לחץ רב פועל לא רק על הטרף, אלא גם על הריאות של הנחש עצמו. ובכל זאת, הוא מצליח להמשיך לנשום. במחקר חדש שהתפרסם בכתב העת המדעי Journal of Experimental Biology, גילו החוקרים כיצד קורה הדבר.
נשימה ניידת
נחשים הם הזוחלים הנפוצים ביותר בעולם. מינים של נחשים נמצאים בכל היבשות, פרט לאנטארקטיקה. נחשים רבים שאינם ארסיים הורגים את הטרף שלהם באמצעות חניקה. הנחש מלפף את גופו סביב הטרף, וכך חונק וממית אותו. בדרך זו יכולים נחשים מסוימים, כמו הפיתון, לטרוף גם בעלי חיים גדולים וחזקים מהם בהרבה, כמו איילים. במהלך פעולת החניקה מופעל על ריאות הנחש לחץ רב, המקשה עליהן מאוד להתרחב. תהליך החניקה עשוי להימשך עד 45 דקות, שבמהלכן הנחש חייב להמשיך לנשום, שמא יחנוק דווקא את עצמו במקום את טרפו. עד היום היו השערות שונות שניסו להסביר כיצד הנחשים מצליחים להתגבר על המכשול הזה, אך לא היו ממצאים שאיששו את ההשערות האלה.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
לא רק תחנת כוח: מתמקדים במיטוכונדריה
אבעבועות הקוף: מצב חירום עולמי
אבות נטלו תרופה - הבנים נולדו עם מום
במחקר החדש, החוקרים עוקבים אחר רב-חנק מצוי ( Boa constrictor) במצב מנוחה. נראה שנשימתו איטית מאוד ומתבצעת באזור העליון של גופו. לאחר מכן החוקרים מכניסים חולדה למכל שבו נמצא הנחש, וכצפוי, הנחש מתחיל לחנוק את החולדה בעזרת החלק העליון של גופו. במהלך החניקה, קצב הנשימה של הנחש גובר, והאזור המתרחב בזמן הנשימה מתפצל בין החלק העליון של גופו לבין חלקו התחתון. לאחר שהנחש בולע את החולדה, נשימתו חוזרת להיות איטית ולהתרחש רק בחלק העליון של גופו.
המפתח: יותר מ-200 זוגות צלעות
בזכות הניתוח המעמיק של הסרטון המלא, אפשר לראות שהמקום שבו הצלעות מתרחבות לצורך נשימה יכול להשתנות בהתאם לפעילותו של הנחש. הנשימה של הנחש מתבצעת בעיקר באמצעות שרירים המניעים את צלעותיו וגורמים לריאות להתמלא אוויר. אצל בני אדם, הריאות מתמלאות אוויר בעיקר הודות לתנועת הסרעפת, אבל לנחשים אין סרעפת, והצלעות אחראיות למשימה זו.
לנחשים יש יותר מ-200 זוגות של צלעות המסודרות לכל אורך גופם. צלעות הנחש נקראות צלעות "צפות": הן מחוברות לחוליות עמוד השדרה, אך מאחר שלנחש אין עצם חזה, הקצה השני שלהן חופשי ואינו מחובר לדבר. בזכות תכונות אנטומיות אלה, הנחשים מצליחים להניע חלק מהצלעות בנפרד מהאחרות, ולהפעיל רק אזורים מסוימים לצורך נשימה. כמובן, לא די בכך שהצלעות מסוגלות פיזית לנוע בנפרד: ההפרדה הזאת מתרחשת גם משום שהאזורים האחראים לנשימה במערכת העצבים המרכזית של הנחש מסוגלים להפעיל בנפרד קבוצות שונות של צלעות.
מידע מבפנים: צילומי רנטגן
החוקרים הצליחו להדגים את השינויים המתחוללים באזורי הגוף הפעילים בנשימה גם בעזרת צילומי רנטגן שנעשו לנחש בזמנים שונים. בזמן מנוחה, נשם הנחש באמצעות הצלעות שסביב החלק העליון של הריאות. החוקרים הצמידו לנחש שרוול לחץ דם שהפעיל לחץ על אזור מסוים בגופו, וכך הגבילו את תנועתן של צלעות מסוימות, כמו בשעה שהנחש חונק את הטרף. הם גילו כי בעקבות הפעלת הלחץ על אזור זה, אזור אחר עבר להיות פעיל בנשימה. "הנחש פשוט מכבה אזור אחד של הצלעות ומפעיל אזור אחר," הסביר ד"ר ג'ון קפנו (Capano) מהמחלקה לאקולוגיה ואבולוציה באוניברסיטת בראון והמחבר הראשון של המאמר, בריאיון ל"ניו יורק טיימס".
היכולת של נחשי בואה לשנות את האזור המתפשט בזמן הנשימה ולבחור אילו צלעות יתרחבו בעת חניקת הטרף היא יתרון גדול מבחינה אבולוציונית. כדי לחנוק בעלי חיים גדולים במיוחד, הנחשים צריכים להפעיל לחץ רב, ותכונה זו מאפשרת להם לצוד טרף גדול בלי להיחנק בעצמם. ככל הנראה, נחשים שהצליחו לשלוט בנפרד בקבוצות שונות של צלעות ולנשום בעזרת אזורים שונים של הגוף בהתאם לצורך שיפרו את סיכוייהם לשרוד לעומת מתחריהם. ייתכן אף שתכונה זו הפכה את הנחש לבעל חיים מוצלח, המסוגל לחיות גם במקומות שיש בהם תחרות חזקה על מזון.
מאי שדה, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
