Filogenesi, ecologia e posizione del cuore nei serpenti

Il sistema cardiovascolare di tutti gli animali è influenzato dai gradienti di pressione gravitazionale, la cui intensità varia a seconda delle caratteristiche organismiche, del comportamento e dell’habitat occupato. Una precedente analisi non filogenetica della posizione del cuore nei serpenti – che spesso assumono posture verticali – ha trovato il cuore situato al 15%-25% della lunghezza totale del corpo dalla testa nelle specie terrestri e arboricole ma al 25%-45% nelle specie acquatiche. Si è ipotizzato che un cuore più anteriore nelle specie arboricole servisse a ridurre la pressione sanguigna idrostatica quando questi animali adottano posture verticali durante la scalata, mentre una posizione anteriore del cuore non sarebbe necessaria negli habitat acquatici, dove gli effetti della gravità sono meno pronunciati. Abbiamo analizzato un nuovo set di dati di 155 specie di cinque grandi famiglie di Alethinophidia (uno dei due rami principali dei serpenti, l’altro è quello dei serpenti ciechi, Scolecophidia) usando sia metodi statistici convenzionali che filogenetici. I modelli lineari generali che regressano il log(10) della posizione del muso-cuore sul log(10) della lunghezza del muso-ventre (SVL), così come le variabili dummy che codificano per l’habitat e/o il clade, sono stati confrontati usando i test di likelihood ratio e il criterio di informazione di Akaike. La distanza del cuore dalla punta del muso ha scalato isometricamente con SVL. In tutti i casi, i modelli filogenetici che hanno incorporato la trasformazione delle lunghezze dei rami sotto un modello Ornstein-Uhlenbeck di evoluzione (per imitare la selezione stabilizzante) si adattano meglio ai dati rispetto alle loro controparti non filogenetiche. Il modello più adatto a predire la posizione del cuore del serpente includeva aspetti sia dell’habitat che del clade e indicava che i serpenti arboricoli nel nostro studio tendono ad avere il cuore posizionato più posteriormente, in contrasto con la tendenza identificata negli studi precedenti. Il segnale filogenetico nella posizione relativa del cuore era evidente sia all’interno che tra i cladi. I nostri risultati suggeriscono che il superamento dei gradienti di pressione gravitazionale nei serpenti coinvolge molto probabilmente l’azione combinata di diversi adattamenti cardiovascolari e comportamentali, oltre alle alterazioni nella posizione relativa del cuore.

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