它修長的身體，不只是用來纏絞獵物而已，還可以提供靈活的呼吸技巧。
撰文 | 栗子
審校 | clefable
不是所有的蛇，都靠毒液來制服獵物。
對于一些無毒的蛇類，如蟒蛇和蚺蛇，大自然賜予了它們更加殘酷的殺戮方式：用牙咬住獵物之后，把自己粗壯的身軀，一圈一圈緊緊纏繞在獵物身上。此時，獵物的身體承受的巨大壓強，就像一輛汽車壓在胸膛，數秒之間便取走它的性命。
那只動物并不是死于窒息，窒息也很難實現這樣高的效率。真正的原因是壓力阻斷了血流，從而使動物體內的重要器官如心臟、肝臟、腦部等等，在極短的時間內失去供氧、停止工作，生命也就無可挽回地走向終結。
有了大力絞殺技能，蛇可以征服比自己直徑大得多的獵物。而在那之后，蛇不將肉分成小塊，就能把獵物整個吞進體內。這也是大自然的設計決定的：蛇的嘴后部有兩塊小小的方骨，幫它們張大嘴巴，上頜下頜間夾角可達150°左右；而下頜又分成兩個部位，幫蛇橫向擴展嘴巴的寬度。
不過，在感嘆這些演化奇觀的同時，科學家們依然有些不太理解的問題：纏繞獵物需要的壓力那么大，為什么沒有讓蛇自身發生窒息？吞食大型獵物的時候，蛇的身體也要遭受嚴重的擠壓，它為什么可以不被噎死？
呼吸這種事，還能輪班
蛇和人類一樣，都是用肺呼吸。不過，二者之間有一個明顯的區別。
我們身為哺乳動物，有一層重要的骨骼肌薄膜，就是橫膈膜。當橫膈膜收縮的時候，胸腔會擴大，肺部的壓強變小，氣體被吸入肺里；當橫膈膜放松下來，肺部和胸壁的彈性又能把氣體排出體外。而人類懷孕時，日漸長大的胎兒擠壓了母親的橫膈膜，影響到它的正常伸縮，讓每次吸入的空氣變少，因此母體有時會出現呼吸困難的狀況。
相比之下，蛇并沒有橫膈膜，完全是依靠肋骨的運動來呼吸。人類只有24條肋骨，而蛇渾身上下有數百條肋骨，只有尾部沒有。
美國布朗大學的科學家領銜的研究團隊，最近發表的一項研究認為，蛇能夠精確控制自己的肋骨，在身體受到擠壓的時候，靈活調整各個部位的肋骨上班下班，井然有序地避免窒息。
一條蛇的骨架（圖片來源：dbking via wikimedia commons）
科學家們觀察的蛇叫紅尾蚺（boa constrictor），這個物種身形龐大，目前發現最大的一只體長已經超過4米，而一般雌性的體長也有2.1~3米，一般的成年雄性則有1.8~2.4米長。紅尾蚺善用絞殺，前人的研究成果已經表明，它們當中的一些個體，能以超過10萬帕斯卡的壓強來勒擠獵物，相當于把千斤重物壓在一個人的胸膛。
不過，絞殺并不是一項輕松的任務。新論文的一作、來自布朗大學的約翰·卡帕諾（John Capano）介紹說，蛇要把身體的前三分之一都用上，對體內的器官來說可不是鬧著玩。如果沒有特殊技巧，這基本上就是一場窒息挑戰。
為了知道紅尾蚺在身體受到擠壓時，會如何調整自己的呼吸，科學家把測量血壓用的袖帶綁在蛇身上，來模擬它們纏繞獵物時承受的壓力。一條袖帶綁在體長的三分之一處，另一條綁在體長的一半處，就是中間。
然后，研究人員操控血壓儀，讓袖帶施加的壓力不斷增大，這就像蛇把一只獵物纏得越來越緊，自身受到的壓迫也越來越重，活動越來越困難。有的蛇好像對血壓袖帶的存在沒什么反應，也有的蛇發出嘶嘶的聲音，好像想讓研究人員走開。其中，科學家更需要的是那些發出嘶嘶聲的蛇，因為蛇需要把肺部充入更多的空氣，才能做出這種反應。這樣一來，就更容易監測氣流了。
用來測量呼吸情況的傳感器，就戴在蛇的頭上。與此同時，科學家也利用X射線運動形態學重建技術（XROMM）來觀察蛇體內的肋骨活動情況（已提前對不同部位的肋骨做好金屬標記），再和呼吸監測的結果同步起來。
雖然在實驗過程中，蛇會把頭上的傳感器脫下來，常常需要重新佩戴，因此研究團隊獲得的數據有時會中斷；但科學家認為，還是可以從中分辨出呼氣和吸氣的時間，再與肋骨的活動相對應。
蛇的肋骨，形狀很像我們的手指，而身體每個部位的肋骨，只會讓相應位置的肺部區域擴大、充氣。肋骨運動重建完成之后，團隊發現，蛇能夠操控身體不同部位的肋骨來調整呼吸，并且各個部位的控制是相互獨立的，也就是“模塊化控制”。
當蛇身體前面三分之一處的肋骨被袖帶擠壓的時候，更靠后的肋骨就開始工作。蛇將那些肋骨向后擺，并向上傾斜，幫助肺部吸入空氣。反之，當體長一半處的肋骨被袖帶擠壓的時候，更靠近頭部的肋骨便會活躍起來，讓那里的肺部區域執行呼吸任務。
局部呼吸，你可以么？
科學家說，不論紅尾蚺是在絞殺獵物，還是在消化獵物，它的肺都只有一部分區域會被影響，而其他區域并不受到限制。
而即便是被擠壓的那些部位，也依然能夠作為空氣流動的通道，只是肺在那個部分不能自由擴張而已。所以，蛇只要把呼吸任務派給空閑的區域，讓它們正常地充氣放氣，就可以自如地捕食和用餐了。
一條紅尾蚺吞食鬣蜥，雖然結局是撐破了身體（圖片來源：National Geographic）
其實，很多年來科學家們都在懷疑，蛇可以利用“局部呼吸”或“移動式呼吸”來避免窒息。如今，這種想法得到了印證。
但除了蛇之外，其他動物有沒有可能獲得類似的能力，在危險的時刻實施自救呢？蛇的身體修長，肺部也比較長，這給了蛇變通的空間。但對其他動物來說，沒有修長的肺部，轉移呼吸陣地的策略可能就不那么容易實現了。
順便，人類的嘴至多能張開26°左右，你不要企圖吃太大的東西，容易脫臼。
原論文：
https：//journals.biologists.com/jeb/article-abstract/225/6/jeb243119/274764/Modular-lung-ventilation-in-Boa-constrictor
參考鏈接：
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
本文轉自《環球科學》
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