Ed. note: nous souhaitons la bienvenue au blogueur invité Greg Laden pour une tournée de blogage de deux semaines sur Surprising Science.
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C'est une histoire de serpents, d'îles et d'étudiants. Commençons par les serpents.
Parmi les nombreux types de serpents sont les constricteurs: boas et pythons. Ce sont des parents proches qui ont divergé il y a des millions d'années. Les pythons se trouvent dans l'Ancien Monde (Afrique et Asie) ainsi qu'en Australie. Les Boas (famille des Boidae) se trouvent dans le Nouveau Monde (Amérique du Nord, Centrale et du Sud, y compris certaines îles des Caraïbes). Tous tuent leur proie en l'enroulant et en la serrant à mort.
Parmi les boas, il existe une forme insulaire à Belize qui intéresse les défenseurs de l'environnement, les écologistes et, dernièrement, les biologistes du comportement. C'est le boa miniature de Snake Cayes, un groupe d'îles situées au large de la côte sud du Belize. Quand je parle de «miniature», je veux dire qu’elles mesurent entre 30 cm et environ 2 mètres (1 à 6 pieds). Ceci est petit comparé aux boas continentaux de la même espèce, qui peuvent atteindre 4 mètres de long.
Il est courant que les populations animales vivant sur des îles présentent des différences de taille par rapport à celles du continent. Les mammifères moyens et grands, comme les cerfs, ont tendance à être plus petits sur les îles, les petits mammifères, comme les rongeurs, ont tendance à être plus grands. Quelque chose comme cela peut arriver aussi avec les serpents.
Allison Hall (à gauche) a déclaré: «C’est une chose normale d’avoir un peu peur des serpents, mais vous entrez vraiment dans le projet et adorez les animaux.» Amanda Hayes est à droite. (Image fournie par Dickinson News and Events) Scott Boback est un expert sur ces animaux et, depuis qu'il était étudiant en 3ème cycle à l'Université Auburn, il tentait de répondre à la question «Comment et pourquoi ces serpents sont-ils petits?
Les explications les plus probables des différences de taille sembleraient être le régime alimentaire ou d’autres caractéristiques de l’environnement, ou la génétique. Les réserves de nourriture sur les îles sont peut-être limitées, de sorte que les serpents grandissent lentement et qu’il en existe donc peu ou pas. Il leur faudrait si longtemps pour atteindre une taille importante qu’à un moment donné, ils auraient connu la mort. Alternativement, il se peut que les serpents qui grandissent lentement ou cessent presque de grandir à mesure qu’ils approchent d’une certaine taille, survivent plus longtemps ou se reproduisent plus efficacement (probablement parce que l’approvisionnement en nourriture est limité). Si tel était le cas, les gènes impliqués dans la croissance seraient formés par la sélection naturelle et, avec le temps, les serpents des îles seraient petits parce qu'ils étaient génétiquement différents. Vous pouvez facilement imaginer comment les deux processus fonctionneraient ensemble, peut-être avec les effets environnementaux au départ, mais les changements génétiques s'accumulant avec le temps.
Boback a finalement conclu à la petite taille des boas de l'île. Il m'a récemment dit: «Nous avons déterminé qu'il existe une composante génétique dans le nanisme sur les îles. Cependant, nous pensons qu’il s’agit en fait d’une combinaison d’effets génétiques et environnementaux qui déterminent en définitive la taille du boa dans les îles. Autrement dit, les taux de croissance diffèrent entre les boas insulaires et continentaux et cela semble être en partie déterminé par la génétique. "(Voir ci-dessous la référence de son article sur cette recherche.)
Plus récemment, Boback et ses étudiants du Dickinson College ont abordé une question différente à propos des boas: comment savent-ils quand arrêter de pincer leur proie? C'est une question intéressante car, comme vous pouvez l'imaginer, contracter la majorité des muscles de votre corps pendant une longue période est très coûteux, mais lâcher une proie avant qu'elle ne soit complètement morte peut entraîner la perte d'un repas. En tant qu'expérience informelle, j'ai posé cette question à cinq personnes différentes au cours des deux derniers jours, après avoir lu la recherche de Boback, et tout le monde a donné à peu près la même réponse: les serpents lâchent quand la proie est morte et cesse de se débattre.
Eh bien, il s'avère que nous faisons de la science pour prouver que nous avons tort, car ce n'est pas la solution. Suspectant un mécanisme particulier, Boback et ses étudiants, qui entretiennent une colonie de ces boas dans leur laboratoire de Dickinson, ont mis au point une brillante expérience. Ils ont pris un certain nombre de rats morts qui seraient normalement nourris aux serpents et y ont installé des «cœurs» robotisés. Lorsque les serpents ont resserré les rats, les cœurs ont été autorisés à battre pendant un moment, puis ils ont été éteints. Peu de temps après, les serpents desserrèrent leur emprise, puis se laissèrent aller.
Il s'avère que les boas ont la capacité de détecter un battement de coeur chez la proie et ils utilisent cette information pour déterminer la pression à appliquer. Les serpents qui n'avaient jamais tué ou mangé de proies vivantes agissaient de la même manière que les serpents ayant l'expérience de proies vivantes, ce qui suggère que ce comportement est inné et non appris.
«Nous sommes nombreux à penser que les serpents sont des tueurs audacieux, incapables des fonctions complexes que nous réservons généralement aux vertébrés plus élevés», déclare Boback. "Nous avons trouvé le contraire et avons laissé entendre que cette sensibilité remarquable était un progrès essentiel qui avait permis le succès de tout le groupe serpent."
Une des choses intéressantes à propos de ce projet est qu’il a impliqué les efforts de chercheurs de premier cycle. Les étudiants de premier cycle ont non seulement participé à la recherche, mais ils ont également contribué à la production du document examiné par les pairs et sont répertoriés en tant qu'auteurs. Katelyn McCann, étudiante dans le cadre de ce projet et qui travaille maintenant en tant que coordinatrice de la recherche clinique à l'Hôpital pour enfants de Boston, a déclaré: «J'ai pu expérimenter la véritable nature collaborative de la recherche, ainsi que les heures de travail indépendant produit final. Maintenant, travaillant dans la recherche, je sens que je comprends vraiment la méthode scientifique et ce qui entre dans toutes les études. »La recherche de professeurs-étudiants chez Dickinson est une occasion pour les étudiants de faire l'expérience de la science en action. Il s’agit du niveau d’apprentissage scientifique le plus fondamental, dans la mesure où l’élève participe activement au processus de découverte. ”
La source:
Boback, S., A. Hall, K. McCann, A. Hayes, J. Forrester et C. Zwemer (2012). Le serpent module la constriction en réponse au rythme cardiaque de la proie Biology Letters DOI: 10.1098 / rsbl.2011.1105
Boback, SM et DM Carpenter. 2007. Taille du corps et forme de la tête chez les boas insulaires (Boa constrictor) au Belize: contributions environnementales par opposition à génétiques. Pages 102-116 dans RW Henderson et R. Powell, éditeurs. Biologie des boas, des pythons et des taxons associés. Éditions Eagle Mountain, Eagle Mountain, UT.
Le Dr. Scott Boback et un communiqué de presse du Dickinson College ont fourni des informations supplémentaires.
