Wissenschaftler enthüllen, wie Schlangen in der Nacht „sehen“

Wissenschaftler zeigten am Sonntag zum ersten Mal, wie einige Schlangen die schwache Körperwärme einer Maus in einem Meter Entfernung mit ausreichender Präzision und Geschwindigkeit wahrnehmen können, um im Dunkeln zu jagen.

Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass Klapperschlangen, Boas und Pythons sogenannte Grubenorgane zwischen Auge und Nasenloch haben, die selbst winzige Mengen an Infrarotstrahlung – Wärme – in ihrer Umgebung wahrnehmen können.

Unter den Grubenottern ist die im Norden Mexikos und im Südwesten der Vereinigten Staaten beheimatete Westliche Diamantklapperschlange eine Klasse für sich, denn ihre Fähigkeit zur Wärmesuche ist bis zu zehnmal stärker ausgeprägt als die ihrer Vettern.

Sogar mit winzigen Pflastern, die ihre Augen bedecken, hat die Schlange die Fähigkeit bewiesen, Beute mit verbundenen Augen aufzuspüren und zu töten.

Aber wie genau diese Reptilien Infrarotsignale erkennen und in Nervenimpulse umwandeln, ist ein Rätsel und Gegenstand heftiger Debatten geblieben.

Ein Kandidat war der dem Sehen zugrunde liegende photochemische Prozess, bei dem das Auge elektromagnetische Strahlung – für den Menschen sichtbares Licht – in Form von Photonen wahrnimmt, die Rezeptorzellen aktivieren, die wiederum die Energie in ein biochemisches Signal an das Gehirn umwandeln.

Einige Fische zum Beispiel können bis in den infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums sehen.

David Julius, Molekularbiologe an der Universität von Kalifornien in San Francisco, wies in Laborexperimenten nach, dass für den „sechsten Sinn“ der Schlange ein anderer neurologischer Weg verantwortlich ist.

„In diesem Fall wird die Infrarotstrahlung tatsächlich innerhalb des Grubenorgans als Wärme wahrgenommen“, sagte Julius in einem Telefoninterview. „Wir haben das Molekül gefunden, das dafür verantwortlich ist.“

Eine sehr dünne Membran im Inneren des Grubenorgans – im Wesentlichen ein hohler, knöcherner Hohlraum – erwärmt sich, wenn die Strahlung durch eine Öffnung in der Haut eindringt, erklärte er.

Da sich die Membran in einem Hohlraum befindet, reagiert sie äußerst empfindlich auf Temperaturänderungen.

„Das erwärmte Gewebe sendet dann ein Signal an die Nervenfasern, um die von uns identifizierten Rezeptoren zu aktivieren“, die als TRPA1-Kanäle bekannt sind.

Der beteiligte neurochemische Weg deutet darauf hin, dass Schlangen Wärme eher spüren als sehen.

„Das Molekül, das wir gefunden haben, gehört zu einer Familie von Rezeptoren, die mit den Schmerzwegen bei Säugetieren verwandt sind“, so Julius.

Beim Menschen wird der entsprechende Mechanismus als „Wasabi-Rezeptor“ bezeichnet, weil er es unserem sensorischen Nervensystem ermöglicht, Reizstoffe – wie das japanische Gewürz – zu erkennen, die zur Familie der Senfpflanzen gehören.

Er wird jedoch nicht durch Hitze aktiviert.

Die Entdeckung, die in Nature veröffentlicht wurde, könnte auch Aufschluss darüber geben, wie sich die Schlangen, die seit mehr als 100 Millionen Jahren über den Planeten gleiten, entwickelt haben.

„Die Untersuchung von Veränderungen in sensorischen Molekülen ist ein interessanter Weg, die Evolution zu betrachten, denn wenn Tiere verschiedene Nischen bewohnen, verschiedene Dinge riechen und schmecken und verschiedene Tiere jagen, müssen sich ihre sensorischen Systeme anpassen“, so Julius.

Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Kräfte der natürlichen Auslese denselben bemerkenswerten Mechanismus zur Wärmesuche bei Reptilien bei verschiedenen Gelegenheiten hervorgebracht haben.

Im Gegensatz zu Boas und Pythons, die ebenfalls Grubenorgane haben, sind Vipern – einschließlich Klapperschlangen – evolutionär gesehen relativ neu und müssen daher dieselbe Fähigkeit unabhängig voneinander entwickelt haben.

„Es ist erstaunlich zu denken, dass zufällige Mutation dieselbe Art von Lösung mehr als einmal hervorgebracht haben könnte“, sagte Julius.