Anatomía y fisiología de las serpientes, Escalas, esqueleto y órganos

Información sobre anatomía y fisiología, escamas, esqueleto, órganos internos, órganos de los sentidos de las serpientes.

Las serpientes son reptiles altamente especializados. Como la de las aves, su estructura corporal parece haber sido despojada de lo esencial para su forma de vida. Los cráneos de serpientes contienen muchos menos huesos que los de los lagartos, por ejemplo. Las serpientes no tienen rastro de extremidades anteriores, y solo unas pocas de las serpientes primitivas conservan vestigios de las extremidades posteriores.

La pérdida de huesos no esenciales y otras estructuras ha significado una mayor flexibilidad del cuerpo. Si bien muchos huesos han desaparecido, los músculos de la pared del cuerpo se han diferenciado en pequeños grupos con acciones individuales. Los músculos del cuerpo de una serpiente se han vuelto más especializados y más organizados que los de cualquier otro animal.

Los huesos del cráneo, a excepción de los de la propia caja craneana, están conectados entre sí de manera muy débil, y los músculos de la mandíbula se han especializado para que cada elemento pueda moverse individualmente. Así, toda la serpiente está construida como una criatura de gran movilidad y flexibilidad. Ha descartado la pesada armadura que es característica de muchos lagartos, y de los reptiles en general, por una forma y estructura corporal que le permiten la máxima fuerza combinada con una gran agilidad.

ESCAMAS

Toda la superficie del cuerpo de una serpiente está cubierta con hileras de escamas córneas que sirven para evitar que el animal se seque en condiciones secas. Estas escamas carecen de cualquier rastro de la base del hueso que se encuentra en muchos lagartos y cocodrilos y son completamente diferentes de las escamas de los peces.

Las escamas no se colocan al azar, sino que siguen patrones definidos que son característicos de diferentes grupos de serpientes. En todas las serpientes, excepto aquellas que son muy acuáticas o muy especializadas para excavar, hay una sola fila de escamas muy anchas, llamadas escudos ventrales, en la parte inferior del cuerpo. La parte inferior de la cola suele tener dos filas (a veces una) de escudos suhcaudales. También suele haber una escala ampliada única o pareada, el escudo anal, que cubre el respiradero. Las escamas de la cabeza están tan diferenciadas y son tan regulares que se les han dado nombres individuales.

La disposición de estas diferentes escamas y su número es típica de especies individuales de serpientes, así como de grupos de serpientes. Por lo tanto, las características de la escala se utilizan en la clasificación de serpientes y como claves de identificación.

ESQUELETO

El esqueleto de una serpiente típica está formado por el cráneo y las mandíbulas con sus dientes asociados y una columna vertebral larga y flexible formada por vértebras con las costillas asociadas. No hay señales de una cintura pectoral (para las extremidades anteriores) o un esternón, y solo unas pocas serpientes tienen vestigios de la cintura pélvica y las extremidades traseras. El hioides está representado por una estructura en forma de U o en forma de Y.

Cráneo.

El cráneo de la serpiente, a excepción del mecanismo de alimentación que se describe a continuación, es una estructura bastante sólida. La caja craneal rodea el cerebro de manera mucho más completa que en los lagartos. Esto proporciona al cerebro una mayor protección, probablemente una característica necesaria debido a las grandes presas de las que se alimentan la mayoría de las serpientes. Además de proteger el cerebro, algunos de los elementos frontales del cráneo, como los huesos prefrontal, anterior y nasal, también protegen los órganos sensoriales importantes, incluidos los órganos del olfato, los órganos de Jacobson y los ojos.

Mandíbulas.

Las mandíbulas y los huesos asociados a ellas constituyen el principal mecanismo de alimentación de la serpiente, que es muy diferente al de otros animales. Aunque los huesos de la mandíbula y del paladar pueden estar unidos entre sí en serpientes excavadoras para ayudar a solidificar la cabeza para su uso como carnero, la típica serpiente o boa inofensiva tiene mandíbulas que están muy poco articuladas.

La construcción de la mandíbula inferior es una característica típica de las serpientes. En lugar de fusionarse en el «mentón», las dos mitades de la mandíbula inferior se mantienen unidas de manera suelta por músculos y ligamentos flexibles. Por lo tanto, los extremos de las mandíbulas inferiores pueden separarse bien entre sí, lo que permite que la serpiente se trague un objeto muy grande.

Además de los extremos exteriores flexibles de las mandíbulas inferiores, las serpientes también tienen dos puntos de movimiento adicionales entre las mandíbulas y el cráneo. Las mandíbulas superiores y los huesos del paladar también están articulados libremente entre sí y con el cráneo y pueden moverse de forma independiente. Todas estas especializaciones tienen un único propósito: permitir que la serpiente se trague grandes presas en una situación en la que las mandíbulas deben ser las manos para manipular la comida, así como las estructuras que la transportan desde la boca hasta el esófago.

Dientes y colmillos.

La boca de la mayoría de las serpientes tiene una gran cantidad de dientes. Como en la mayoría de los animales, los huesos maxilares de la mandíbula superior y los huesos dentarios de la mandíbula inferior tienen dientes. En las serpientes, sin embargo, dos huesos del paladar (palatino y pterigoideo) también tienen dientes, y algunas pitones tienen dientes adicionales en el hueso mediano (premaxilar) del hocico. Una serpiente típica, entonces, tiene cuatro filas de dientes en la mandíbula superior y dos filas en la mandíbula inferior. Estos dientes pueden sumar 80 o más.

Por lo general, los dientes son estructuras largas, cónicas y en forma de aguja. Se parecen mucho de la parte delantera a la parte trasera de la mandíbula y de un tipo de serpiente a otro. Las serpientes usan sus dientes simplemente para sujetar a su presa y para ayudar a empujarla hacia el esófago. Por lo tanto, los dientes suelen ser recurvados, es decir, apuntan hacia atrás y hacia la boca.

Algunas serpientes que están adaptadas para alimentarse de ciertos tipos de animales tienen dientes especializados. Por ejemplo, las serpientes (Sibytiophis) que se alimentan de eslizones de piel dura tienen numerosos dientes en forma de cuchilla, y las que se alimentan de cangrejos de río y otras presas de caparazón duro tienen dientes con puntas anchas que no es probable que se rompan.

Muchas serpientes tienen agrandados algunos de los dientes posteriores de la mandíbula superior. La culebra nariz de cerdo (Heterodon), por ejemplo, parece usar esos dientes para pinchar a los sapos que se llenan de aire para evitar ser tragados. En algunas serpientes, estos dientes agrandados están ranurados para actuar como colmillos para la administración de veneno al animal de presa.

Los miembros de la familia de las cobras (Elapidae) y las víboras (Viperidae) tienen verdaderos colmillos. Los colmillos son dientes. Son como agujas hipodérmicas, con dos aberturas: una cerca de su base que se conecta con el conducto del veneno y otra cerca de la punta para la inyección del veneno en la presa.

Espina dorsal y costillas.

La columna vertebral de la serpiente está formada por muchas vértebras, con frecuencia más de 300. Esas vértebras en el área del cuerpo son todas muy parecidas. Cada uno tiene muchos procesos, o proyecciones, para la inserción de deslizamientos musculares y un proceso pareado para la unión de las costillas. Un conjunto especial de proyecciones en la parte delantera y trasera de las vértebras unen las vértebras adyacentes. Esta disposición da a la columna vertebral una flexibilidad inusual sin el peligro concomitante de que las vértebras se resbalen y lesionen la médula espinal que encierran.

Las nervaduras son bastante simples, de una sola cabeza y curvas. Un par lo soporta cada una de las vértebras del cuerpo. Las nervaduras no se unen por debajo sino que tienen extremos libres. Varían en tamaño, pero estructuralmente son muy similares. Sin embargo, algunas serpientes, como las serpientes nariz de cerdo, pueden sacar algunas de sus costillas para aplanar el cuerpo o, como en las cobras, para formar una capucha.

ÓRGANOS INTERNOS

La estructura interna de las serpientes es típica de la de los animales vertebrados y se parece mucho a la estructura interna de un lagarto, aunque está modificada para un cuerpo extremadamente largo y delgado.

El sistema digestivo es similar al de otros animales con un esófago bien definido y a menudo largo, un estómago e intestinos delgado y grueso. El intestino grueso se abre a una cámara común, llamada cloaca, al igual que los conductos de los sistemas excretor y reproductor. Todos estos sistemas salen del cuerpo a través de una abertura común, llamada ano, o mejor, abertura cloacal. El hígado es grande pero alargado y está dividido en lóbulos separados para ayudarlo a encajar en la cavidad corporal aerodinámica.

El sistema respiratorio es peculiar en varios aspectos. La mayoría de las serpientes tienen un solo pulmón, el derecho, y el otro ha desaparecido en el desarrollo de un cuerpo aerodinámico. Algunas de las serpientes primitivas, como las boas y las pitones, conservan un pulmón izquierdo, aunque siempre es mucho más pequeño que el derecho. Otra característica inusual del sistema respiratorio es que la glotis, la entrada al tracto respiratorio, se encuentra en el piso de la boca. La glotis está rodeada de músculos que pueden moverla lo suficiente como para que pueda proyectarse desde la boca. Esto parece ser una adaptación para comer grandes presas. Permite que la serpiente respire incluso cuando la boca está ocupada con una comida abundante.

Los sistemas nervioso, excretor y reproductivo de la serpiente son similares a los de la mayoría de los otros animales vertebrados. Una serpiente tiene cerebro y médula espinal, junto con varios órganos de los sentidos. Los riñones son estructuras largas de color rojo oscuro que se encuentran a lo largo de la pared del cuerpo en el extremo posterior del cuerpo. Uno se coloca un poco por delante del otro en lugar de estar directamente uno frente al otro, otra característica más de la racionalización. Esto también se aplica a los ovarios en la mujer y a los testículos en el hombre. Tanto el sistema excretor como el reproductor se vacían en la cloaca.

ÓRGANOS SENSORIALES

Varios de los órganos de los sentidos que son importantes para las serpientes son los mismos que los de los humanos, mientras que otros son diferentes. Los cuerpos de las serpientes son sensibles al tacto, al igual que los nuestros. Aunque algunas serpientes con escamas de quilla áspera pueden no sentir ligeras sensaciones de presión en sus cuerpos, muchas especies de escamas suaves parecen tener una piel tan delicada y sensible como la piel humana.

Ojos.

En las serpientes que cazan durante el día, los ojos son probablemente los órganos sensoriales más importantes. Se puede ver a los corredores, en particular, persiguiendo ranas o ratones de pradera a través de áreas abiertas. Las serpientes arbóreas que comen lagartos también parecen depender en gran medida de la vista para encontrar presas. El boom-argot (Dispholidus typus), una serpiente africana que se alimenta de lagartos, tiene ojos extraordinariamente grandes. Algunas de las serpientes arborícolas asiáticas (especie Ahaetulla) tienen ojos con pupilas elípticas horizontales que presumiblemente mejoran su capacidad de ver hacia adelante, y la serpiente ave africana similar (Thelotomis kirtlandii) tiene pupilas en forma de «ojo de cerradura» que le permiten ver con visión binocular y por lo tanto, juzgue las distancias con precisión.

Algunas serpientes que están activas durante el día, como los corredores, tienen ojos especializados para la visión aguda con luz brillante. El cristalino del ojo está teñido de amarillo para proteger las células sensibles de la retina del exceso de luz. Las serpientes no tienen párpados móviles, por lo que no pueden «entrecerrar los ojos» ni cerrar los ojos. Otras serpientes, como las víboras, tienen ojos especializados para la caza nocturna. Tienen pupilas verticalmente elípticas («ojos de gato») que pueden abrirse de par en par, como las puertas de un granero, para dejar entrar los mínimos rastros de luz, o pueden cerrarse en rendijas estrechas cuando la luz es brillante. La mayoría de las serpientes, por supuesto, no están especializadas en ninguna dirección, pero tienen ojos redondos con pupilas sin lentes de colores.

En todas las serpientes, el ojo, cualquiera que sea su tipo, parece estar principalmente estimulado por el movimiento. Una serpiente negra puede perseguir a una rana que salta rápidamente a través de un prado, pero la serpiente pierde de vista a la rana si se detiene y se queda quieta. Aunque la rana puede ser perfectamente visible para un humano, la serpiente debe usar otros órganos de los sentidos para intentar encontrarla.

El olfato y el órgano de Jacobson.

Las serpientes parecen tener un buen sentido del olfato a través de sus diminutas fosas nasales. Sin embargo, más importante para la caza es otro sentido que los humanos no tienen. Este sistema sensorial involucra tanto la lengua como los órganos de los sentidos conocidos como órganos de Jacobson. El movimiento de la lengua de la serpiente se utiliza para recoger partículas químicas del suelo o del aire. Luego, las diminutas puntas de la lengua bifurcada se insertan en hoyos en el paladar que contienen masas de células sensibles, que sirven para identificar las partículas.

Estas masas de células sensibles son los órganos de Jacobson. Estos órganos también se encuentran en los anfibios, pero están especialmente bien desarrollados en las serpientes. Con este aparato, una serpiente puede seguir el rastro de un animal de presa cuyo olor sería demasiado débil para un sabueso. La nariz de un perro puede captar los estímulos químicos en el aire y tal vez en objetos sólidos, pero solo una serpiente puede captarlos fácilmente del suelo arenoso. Cuando las serpientes usan tanto su sentido del olfato como los órganos de Jacob-son, pueden seguir incluso un rastro frío sin dificultad.

Audiencia.

La capacidad auditiva de las serpientes sigue siendo motivo de controversia. La anatomía del oído medio con el hueso auditivo principal, o columela, unido a la mandíbula inferior sugiere que las serpientes no pueden escuchar los sonidos que se transmiten por el aire. No hay un tímpano ni una membrana delgada para recoger esas ondas de aire, y la típica falta de reacción de la serpiente a los sonidos fuertes parece indicar que no oye. Sin embargo, algunos experimentadores han obtenido impulsos eléctricos del nervio auditivo de una serpiente cuando fue estimulado por ciertos tonos. Normalmente, esto se interpretaría en el sentido de que la serpiente «escuchó» estos sonidos. Sin embargo, la abrumadora evidencia del otro lado es muy convincente y será necesario realizar más trabajo experimental antes de saber si las serpientes pueden oír. No hay duda de que pueden sentir vibraciones como pisadas a través del suelo.

Otros sentidos.

Las víboras de foso (familia Crotalidae) tienen un sentido adicional que les ayuda a encontrar animales de presa en la oscuridad. Los «hoyos» de la víbora son estructuras en forma de copa muy sensibles ubicadas a cada lado de la cara entre el ojo y la fosa nasal. Este pozo es sensible a temperaturas diferentes a las del fondo. La serpiente puede sentir un objeto que está por encima o por debajo de la temperatura de fondo. Estas estructuras sensibles a la temperatura están tan situadas en la cabeza de la víbora que solo hay una estrecha superposición de sensación de las dos fosas. Esta área de superposición, directamente en frente de la serpiente, permite que la serpiente se enfrente a un animal de presa directamente y luego lo golpee con precisión incluso en entornos totalmente oscuros.

Algunas boas, como las boas arbóreas americanas (especie Corallus) tienen hoyos sensibles a la temperatura en las placas que bordean los labios. Aunque estos pozos no parecen tan complicados como los de las víboras de pozo, parecen funcionar de la misma manera, sirviendo para informar a estas serpientes nocturnas de la presencia y dirección de presas potenciales.