它修长的身体，不只是用来缠绞猎物而已，还可以提供灵活的呼吸技巧。
撰文 | 栗子
审校 | clefable
不是所有的蛇，都靠毒液来制服猎物。
对于一些无毒的蛇类，如蟒蛇和蚺蛇，大自然赐予了它们更加残酷的杀戮方式：用牙咬住猎物之后，把自己粗壮的身躯，一圈一圈紧紧缠绕在猎物身上。此时，猎物的身体承受的巨大压强，就像一辆汽车压在胸膛，数秒之间便取走它的性命。
那只动物并不是死于窒息，窒息也很难实现这样高的效率。真正的原因是压力阻断了血流，从而使动物体内的重要器官如心脏、肝脏、脑部等等，在极短的时间内失去供氧、停止工作，生命也就无可挽回地走向终结。
有了大力绞杀技能，蛇可以征服比自己直径大得多的猎物。而在那之后，蛇不将肉分成小块，就能把猎物整个吞进体内。这也是大自然的设计决定的：蛇的嘴后部有两块小小的方骨，帮它们张大嘴巴，上颌下颌间夹角可达150°左右；而下颌又分成两个部位，帮蛇横向扩展嘴巴的宽度。
不过，在感叹这些演化奇观的同时，科学家们依然有些不太理解的问题：缠绕猎物需要的压力那么大，为什么没有让蛇自身发生窒息？吞食大型猎物的时候，蛇的身体也要遭受严重的挤压，它为什么可以不被噎死？
呼吸这种事，还能轮班
蛇和人类一样，都是用肺呼吸。不过，二者之间有一个明显的区别。
我们身为哺乳动物，有一层重要的骨骼肌薄膜，就是横膈膜。当横膈膜收缩的时候，胸腔会扩大，肺部的压强变小，气体被吸入肺里；当横膈膜放松下来，肺部和胸壁的弹性又能把气体排出体外。而人类怀孕时，日渐长大的胎儿挤压了母亲的横膈膜，影响到它的正常伸缩，让每次吸入的空气变少，因此母体有时会出现呼吸困难的状况。
相比之下，蛇并没有横膈膜，完全是依靠肋骨的运动来呼吸。人类只有24条肋骨，而蛇浑身上下有数百条肋骨，只有尾部没有。
美国布朗大学的科学家领衔的研究团队，最近发表的一项研究认为，蛇能够精确控制自己的肋骨，在身体受到挤压的时候，灵活调整各个部位的肋骨上班下班，井然有序地避免窒息。
一条蛇的骨架（图片来源：dbking via wikimedia commons）
科学家们观察的蛇叫红尾蚺（boa constrictor），这个物种身形庞大，目前发现最大的一只体长已经超过4米，而一般雌性的体长也有2.1~3米，一般的成年雄性则有1.8~2.4米长。红尾蚺善用绞杀，前人的研究成果已经表明，它们当中的一些个体，能以超过10万帕斯卡的压强来勒挤猎物，相当于把千斤重物压在一个人的胸膛。
不过，绞杀并不是一项轻松的任务。新论文的一作、来自布朗大学的约翰·卡帕诺（John Capano）介绍说，蛇要把身体的前三分之一都用上，对体内的器官来说可不是闹着玩。如果没有特殊技巧，这基本上就是一场窒息挑战。
为了知道红尾蚺在身体受到挤压时，会如何调整自己的呼吸，科学家把测量血压用的袖带绑在蛇身上，来模拟它们缠绕猎物时承受的压力。一条袖带绑在体长的三分之一处，另一条绑在体长的一半处，就是中间。
然后，研究人员操控血压仪，让袖带施加的压力不断增大，这就像蛇把一只猎物缠得越来越紧，自身受到的压迫也越来越重，活动越来越困难。有的蛇好像对血压袖带的存在没什么反应，也有的蛇发出嘶嘶的声音，好像想让研究人员走开。其中，科学家更需要的是那些发出嘶嘶声的蛇，因为蛇需要把肺部充入更多的空气，才能做出这种反应。这样一来，就更容易监测气流了。
用来测量呼吸情况的传感器，就戴在蛇的头上。与此同时，科学家也利用X射线运动形态学重建技术（XROMM）来观察蛇体内的肋骨活动情况（已提前对不同部位的肋骨做好金属标记），再和呼吸监测的结果同步起来。
虽然在实验过程中，蛇会把头上的传感器脱下来，常常需要重新佩戴，因此研究团队获得的数据有时会中断；但科学家认为，还是可以从中分辨出呼气和吸气的时间，再与肋骨的活动相对应。
蛇的肋骨，形状很像我们的手指，而身体每个部位的肋骨，只会让相应位置的肺部区域扩大、充气。肋骨运动重建完成之后，团队发现，蛇能够操控身体不同部位的肋骨来调整呼吸，并且各个部位的控制是相互独立的，也就是“模块化控制”。
当蛇身体前面三分之一处的肋骨被袖带挤压的时候，更靠后的肋骨就开始工作。蛇将那些肋骨向后摆，并向上倾斜，帮助肺部吸入空气。反之，当体长一半处的肋骨被袖带挤压的时候，更靠近头部的肋骨便会活跃起来，让那里的肺部区域执行呼吸任务。
局部呼吸，你可以么？
科学家说，不论红尾蚺是在绞杀猎物，还是在消化猎物，它的肺都只有一部分区域会被影响，而其他区域并不受到限制。
而即便是被挤压的那些部位，也依然能够作为空气流动的通道，只是肺在那个部分不能自由扩张而已。所以，蛇只要把呼吸任务派给空闲的区域，让它们正常地充气放气，就可以自如地捕食和用餐了。
一条红尾蚺吞食鬣蜥，虽然结局是撑破了身体（图片来源：National Geographic）
其实，很多年来科学家们都在怀疑，蛇可以利用“局部呼吸”或“移动式呼吸”来避免窒息。如今，这种想法得到了印证。
但除了蛇之外，其他动物有没有可能获得类似的能力，在危险的时刻实施自救呢？蛇的身体修长，肺部也比较长，这给了蛇变通的空间。但对其他动物来说，没有修长的肺部，转移呼吸阵地的策略可能就不那么容易实现了。
顺便，人类的嘴至多能张开26°左右，你不要企图吃太大的东西，容易脱臼。
原论文：
https：//journals.biologists.com/jeb/article-abstract/225/6/jeb243119/274764/Modular-lung-ventilation-in-Boa-constrictor
参考链接：
https：//mehta.eeb.ucsc.edu/wp-content/uploads/2013/11/BookChapter2007.pdf
https：//pubs.asahq.org/anesthesiology/article/99/4/799/40800/Mouth-OpeningA-New-Angle
https：//www.theatlantic.com/science/archive/2022/03/how-boa-constrictor-snakes-eat-prey/627607/
https：//www.livescience.com/how-boa-constrictors-breathe
本文转自《环球科学》
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