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El mundo desde los ojos de una serpiente

Imagina que eres una serpiente. Te arrastras arras de suelo, con un cuerpo largo y delgado detrás. No tienes orejas y aunque tus ojos son grandes y están bien desarrollados, no puedes parpadear. Constantemente sacas la lengua, cosa que te informa de todo lo que ha pasado a tu alrededor, especialmente el olor del suculento ratón que llevas días buscando. Los ofidios han sufrido tantas modificaciones corporales que sus sentidos han tenido que adaptarse a su estilo de vida. Con más de 3.000 especies actuales de serpientes es difícil generalizar, pero en esta entrada explicaremos algunas de las adaptaciones sensoriales más curiosas de los ofidios actuales, intentando arrojar algo de luz al mundo de estos animales tan fascinantes e injustamente tratados.

OLFATO: PROBANDO EL AIRE

Uno de los sentidos más desarrollados de los ofidios es el olfato. Es sabido que las serpientes utilizan la lengua para oler el aire y detectar sustancias químicas. Antes se creía que las serpientes sólo utilizaban la lengua para oler y que el epitelio nasal solo servía para activar este mecanismo. Ahora sabemos que las serpientes huelen utilizando tanto la nariz como la lengua, aunque ésta les es más útil en determinadas situaciones.

epitellium jacobsonImagen de microscopio de un corte transversal del cráneo de una serpiente, en la que se ve el epitelio olfativo, tanto de la cavidad nasal como del órgano vomeronasal. Imagen de Elliott Jacobson.

Las serpientes prueban el aire mediante la lengua y el órgano vomeronasal u órgano de Jacobson. Este órgano no es exclusivo de las serpientes, ya que se encuentra también en otros lagartos, algunas salamandras y en muchos mamíferos. El órgano vomeronasal sirve para detectar sustancias químicas no volátiles (que necesitan contacto directo con el epitelio para ser detectadas) como por ejemplo feromonas o el rastro de una presa.

Jacobson's_organ_in_a_reptile.svgEsquema de la posición del órgano vomeronasal. Éste se forma durante el desarrollo embrionario a partir de la cavidad nasal y tiene una apertura al paladar. Imagen de Fred the Oyster.

La inconfundible lengua bífida de las serpientes está muy especializada en transportar partículas al órgano vomeronasal. Ésta presenta un seguido de papilas o depresiones (dependiendo de la especie) microscópicas que ayudan a la captación y retención de partículas olorosas. Después lleva esta información hasta el paladar, donde entra en contacto con el órgano vomeronasal.

Water_Monitor_Sunderban_National_Park_West_Bengal_India_22.08.2014Los varanos (parientes de las serpientes) también presentan una lengua bífida que les permite oler el aire. Foto de un varano acuático (Varanus salvator) en la India, de Dibyendu Ash.

Las serpientes sacan la lengua al aire o contra alguna superficie para recoger “muestras químicas” del ambiente. Además, se cree que el hecho de que la lengua sea bífida les sirve para detectar mejor la dirección de donde viene el estímulo, ya que la información que obtienen de cada punta de la lengua va a una de las dos cavidades del órgano vomeronasal y viaja hasta el cerebro por vías separadas.

grass-snake-60546Foto de una culebra de collar (Natrix natrix) sacando la lengua para probar el aire. Imagen de WikiImages.

Las serpientes utilizan esta información química para rastrear presas, buscar pareja y detectar el estado reproductor de otro individuo. Además, en un artículo reciente se ha estudiado como las serpientes (gracias a su sentido del olfato) eran capaces de reconocer a sus hermanos y familiares, escogiéndoles ante un desconocido para compartir sus refugios de hibernación.

OÍDO: ESCUCHAR SIN OÍDOS

El oído es uno de los sentidos menos desarrollados de los ofidios. La falta de oído externo hizo que durante mucho tiempo se pensase que las serpientes eran sordas. Aun así, recientemente se ha comprobado que las serpientes sí que tienen diferentes métodos para detectar diferentes tipos de vibraciones.

Heller_Tigerpython_Python_molurus_molurusRetrato de una pitón de la India (Python molurus) en el que se ve claramente la ausencia de oído externo. Foto de Holger Krisp.

Como ya comentamos en una entrada anterior, las serpientes no presentan ni oído externo ni tímpanos. Aun así, sí que presentan todos los elementos del oído interno característicos de los tetrápodos. Lo que cambia es el método de transmisión de los estímulos vibracionales, que en los ofidios se lleva a cabo mediante un hueso llamado columella.

columella2Esquema del aparato auditivo de una serpiente cualquiera. Imagen de Dan Dourson.

La columella es un pequeño hueso largo y delgado que está atado mediante ligamientos y tejidos cartilaginosos a la parte posterior de la mandíbula superior y se articula con la mandíbula inferior. Las serpientes tienen una a cada lado del cráneo y realizan una función equivalente a los estribos (huesos del oído medio de los mamíferos). Las columellas están completamente envueltas de tejidos de manera que las vibraciones, tanto aéreas como terrestres o acuáticas, son transmitidas a estos huesos, los cuáles se encuentran en contacto con el líquido del oído interno.

Aun así, la sensibilidad de las serpientes a las ondas aéreas es bastante limitada. Por ejemplo, mientras que los seres humanos podemos oír vibraciones aéreas de entre 20 y 20.000 Hz, las serpientes sólo detectan vibraciones entre los 50 y 1.000 Hz. Aún y teniendo un rango auditivo tan limitado, en algunas especies de serpientes se ha visto que el aparato auditivo puede recibir estímulos vibratorios de cualquier parte del cuerpo, ya que éstos se transmiten a través de los tejidos hasta las columellas.

anaconda-600096Las serpientes acuáticas como la anaconda (Eunectes murinus) pueden detectar con todo el cuerpo los sonidos de animales moviéndose bajo el agua. Foto de Ddouk.

Aún con las limitaciones que tienen para detectar ondas aéreas, lo que se les da mejor es detectar vibraciones provenientes del suelo o del agua. La mayoría de serpientes pueden detectar con gran precisión la vibración causada por los pasos de una presa apoyando la mandíbula inferior (que está en contacto con las columellas) al sustrato.

Cerastes_gasperetti_(horned)La víbora cornuda arábica (Cerastes gasperettii) es una serpiente que vive en desiertos arenosos, donde el terreno permite una gran transmisión de vibraciones terrestres. Imagen de Zuhair Amr.

VISTA: LUZ Y COLOR

Los ojos de las serpientes no difieren mucho de los del resto de vertebrados terrestres. Pero sí que tienen algunas características especiales, debido seguramente a sus orígenes subterráneos o subacuáticos. La mayoría de científicos creen que las serpientes por decirlo de algún modo, tuvieron que “reinventar sus ojos”.

Typhlops_vermicularis2Los ofidios más  primitivos, como esta serpiente ciega europea (Typhlops vermicularis), tienen ojos pequeños y poco desarrollados. Imagen de Kiril Kapustin.

La estructura del ojo es prácticamente igual que en el resto de tetrápodos. Una diferencia es el método de enfoque que, mientras que en el resto de tetrápodos el ojo enfoca cambiando la curvatura del cristalino, las serpientes enfocan moviendo el cristalino adelante y atrás. Además, mientras que casi todos los vertebrados terrestres tienen párpados que protegen el ojo, las serpientes tienen una escama ocular transparente que se renueva cada vez que mudan de piel.

Rat_Snake_Molting,_Missouri_OzarksVíbora ratonera (Pantherophis obsoletus) a punto de mudar de piel, momento en que la escama ocular se ve opaca. Foto de Bob Warrick.

Dependiendo del estilo de vida de la serpiente su visión presenta adaptaciones diferentes, aunque en la mayoría de especies la retina presenta tanto bastones (sensibles en condiciones de poca luz) como conos (permiten ver los detalles y el color). Las serpientes subterráneas más primitivas presentan ojos bastante simples, con sólo bastones que les permiten diferenciar la luz de la oscuridad. En cambio la mayoría de serpientes diurnas presentan pupilas redondas con conos y bastones.

Ahaetulla_headMuchas serpientes arborícolas como esta serpiente látigo verde (Ahaetulla nasuta) presentan pupilas horizontales que les permiten aumentar su campo de visión, haciendo que puedan calcular mejor las distancias entre rama y rama. Foto de Shyamal.

Aparte de la luz visible, algunas serpientes pueden ver otras longitudes de onda. Los crótalos y algunos pitonomorfos (pitones y boas) pueden detectar la radiación infrarroja, pudiendo ver la signatura térmica de su alrededor. Esto les resulta extremamente útil para detectar las presas en condiciones de poca luz, ya que pueden percibir su calor corporal.

The_Pit_Organs_of_Two_Different_SnakesFotos de una pitón y un crótalo donde se señalan tanto las narinas (flechas negras) como las cavidades termorreceptoras (flechas rojas). Imagen de Serpent nirvana.

Esto lo consiguen mediante las cavidades termorreceptoras, unas cavidades que han aparecido independientemente en los crótalos y en los pitonomorfos. Mientras que los crótalos sólo presentan un par de fosetas loreales a ambos lados del hocico, los pitonomorfos presentan varias fosetas labiales en el labio superior o en el inferior. Aunque tienen menos, las de los crótalos son más sensibles que las de las pitones.

Diagram_of_the_Crotaline_Pit_OrganEsquema de la estructura de la cavidad termorreceptora de un crótalo. Ésta presenta una membrana sensible a los cambios de temperatura, detrás de la cual hay una cámara con aire y nervios sensibles al calor. Este aire se dilata con los incrementos de temperatura y activa el nervio trigémino. Imagen de Serpent nirvana.

Estas fosetas son extremadamente sensibles y pueden detectar cambios de temperatura de hasta 0,001°C. El nervio trigémino llega al cerebro vía el tectum óptico, haciendo que la imagen detectada por los ojos se superponga con la imagen infrarroja de las fosetas. Ésto hace que estas serpientes detecten tanto la luz visible (como nosotros) como la radiación infrarroja, de una forma que a nosotros nos resulta imposible de imaginar.

Vídeo de BBCWorldwide en el que se nos explica como una cascabel de los bosques (Crotalus horridus) utiliza su detección de la radiación infrarroja para cazar una rata en la oscuridad.

Como habéis visto, las serpientes perciben el mundo de forma muy diferente a la nuestra. Las serpientes no dejan indiferente a nadie y, de la misma forma que distintas personas ven a las serpientes de formas diferentes, las diferentes especies de ofidios presentan adaptaciones diferentes y diversas para percibir el mundo que les rodea. Esperemos que con esta entrada hayáis podido entender un poco mejor el increíble mundo en el que viven las serpientes.

REFERENCIAS

Las siguientes fuentes han sido consultadas durante la elaboración de esta entrada:

Difusió-castellà

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SERPIENTES: ENSÉÑAME LOS DIENTES Y TE DIRÉ QUIÉN ERES

La publicación de esta semana trata sobre las serpientes, unos animales que desde la antigüedad han provocado un intenso sentimiento de repulsión en el ser humano. Uno de los principales motivos por el cual las serpientes se encuentran tan arraigadas en el subconsciente humano es por el peligro que representan ya que muchas especies presentan glándulas venenosas conectadas a colmillos especializados. Aunque la mayoría de especies son inocuas para el ser humano, esto no quita que estos animales pongan los pelos de punta a más de una persona.

Los colmillos venenosos aparecieron como una modificación de los dientes maxilares. Según el grado de especialización de la mandíbula y de estos colmillos, las diferentes especies de serpientes se pueden clasificar en cuatro grandes grupos.

AGLIFO (ausencia de surcos):

Python reticulatus3 (5)
Cráneo de pitón reticulada (Python reticulatus)

Ésta es la condición más primitiva, en la que los dientes son sólidos, sin surcos ni colmillos especializados en la inyección de veneno. Esta dentición es la menos especializada, y la encontramos en muchos grupos de serpientes, des de las grandes boas y pitones, como en las primitivas serpientes excavadoras del infraorden Scolecophidia, e incluso algunas especies de la gran familia Colubridae. Los dientes en estos grupos suelen tener todos la misma forma y generalmente el mismo tamaño. Normalmente se suele asociar esta dentición a especies no venenosas y, aunque algunas serpientes aglifas si presenten veneno, normalmente no suelen ser mortales para el ser humano.

OPISTOGLIFO (surcos posteriores):

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Cráneo de serpiente gato de cabeza negra (Boiga nigriceps), un colúbrido del Sud-este Asiático

Estas serpientes poseen veneno inyectado mediante unos colmillos especializados que se encuentran en la parte posterior del maxilar, que apuntan hacia atrás y presentan surcos que canalizan las toxinas hacia la punta del diente. Para inyectar correctamente el veneno, estas serpientes se ven obligadas a mover a la presa hasta el fondo de la boca, cosa difícil si la presa es de tamaño considerable.  Este tipo de dentición se encuentra entre diferentes miembros de la extensa familia Colubridae, dentro de la cual ha evolucionado en dos ocasiones de forma independiente.

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Serpiente real común (Lampropeltis getula), colúbrido de los EEUU

 Aunque la mayoría de serpientes opistoglifas son inofensivas para el ser humano (ya que los colmillos se encuentran muy atrás en la boca y no suelen ser muy grandes) algunas especies pueden llegar a ser mortales como la “boomslang” (Dispholidus typus) y las culebras del género Thelotornis, ya que éstas atacan con la boca muy abierta (hasta 170 grados de apertura para poder clavar con firmeza los colmillos venenosos) y producen unas hemotoxinas muy potentes contra las cuales aún no se ha desarrollado ninguna antitoxina eficaz. Las hemotoxinas son toxinas que degradan los glóbulos rojos colapsando así el sistema circulatorio y causando necrosis en los tejidos colindantes.

PROTEROGLIFO (surcos anteriores):

En estas especies los colmillos venenosos se encuentran en la parte anterior de la boca y suelen ser bastante cortos. Por esto estas serpientes deben presionar momentáneamente al morder para inyectar suficiente cantidad de veneno.

CobraSkullLabel
Cráneo de víbora de la muerte (Acanthophis sp.), animal de nombre engañoso ya que no es una víbora, sino un elàpido australiano

Este tipo de dentición es característico de la familia Elapidae que incluye a cobras y serpiente marinas. Los miembros de esta familia presentan venenos principalmente en forma de neurotoxina (toxinas que inutilizan el sistema nervioso), y se encuentran entre los más potentes de entre todos los vertebrados.

Mozambique-Spitting-Cobra
Cobra escupidora de Mozambique (Naja mossambica)

Además, diferentes elápidos del género Naja, son conocidos como cobras escupidoras, ya que han modificado sus colmillos los cuales presentan unos orificios por donde disparan el veneno al contraer unos músculos de las glándulas venenosas.

SOLENOGLIFO (surcos en tubo):

Ésta es la forma más evolucionada y se encuentra exclusivamente en la familia Viperidae. En éstas, el maxilar se encuentra reducido y sirve de soporte a un único par de colmillos con un conducto interior, los cuales pueden llegar a medir la mitad de la longitud del cráneo.

Rattle Snake Skull, Poison Exhibit
Cráneo de serpiente de cascabel (Crotalus sp.)

Estos colmillos se encuentran normalmente plegados contra el techo de la cavidad bucal, aunque se pueden articular respecto al resto del cráneo cuando abren la boca hasta 180 grados para morder. Esto provoca que claven los colmillos muy profundamente y que inyecten grandes cantidades de veneno, que aun no siendo tan potente como el de las serpientes proteroglifas, en grandes cantidades puede ser mortal.

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Víbora bufadora (Bitis arietans), mostrando cómo se articulan los colmillos con el cráneo

La taxonomía interna de las diferentes familias de serpientes se basa en multitud de caracteres anatómicos diferentes. La clasificación que aquí he presentado sólo hace referencia a la forma de su dentición, y no está correlacionada directamente con las relaciones evolutivas entre los diferentes grupos. Por ejemplo, dentro de la familia Colubridae (familia que incluye a dos tercios de les serpientes actuales) encontramos especies con denticiones aglifas, opistoglifas i proteroglifas. Aún así, la forma proteroglifa es característica de la familia Elapidae, en la que también evolucionó de forma independiente.

Referencias:

Se han consultado las siguientes fuentes para elaborar los contenidos de esta entrada:

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