door Marlowe Hood
Wetenschappers hebben zondag voor het eerst onthuld hoe sommige slangen de vage lichaamswarmte van een muis op een meter afstand met voldoende precisie en snelheid kunnen waarnemen om in het donker te jagen.
Het is al tientallen jaren bekend dat ratelslangen, boa’s en pythons zogenaamde pit-organen hebben tussen het oog en het neusgat die zelfs minieme hoeveelheden infrarode straling – warmte – in hun omgeving kunnen waarnemen.
Onder de pit adders, de westelijke diamantrug ratelslang, inheems in het noorden van Mexico en het zuidwesten van de Verenigde Staten, is in een klasse van zijn eigen, zijn warmte-zoekende vermogen tot 10 keer scherper dan een van zijn neven.
Zelfs met kleine lapjes die haar ogen bedekken, heeft de slang het vermogen getoond om een prooi geblinddoekt op te sporen en te doden.
Maar hoe deze reptielen precies infraroodsignalen detecteren en omzetten in zenuwimpulsen is een mysterie gebleven, en het onderwerp van scherpe debatten.
Eén kandidaat was het fotochemische proces dat ten grondslag ligt aan het gezichtsvermogen, waarbij het oog elektromagnetische straling ziet – zichtbaar licht voor de mens – in de vorm van fotonen die receptorcellen activeren, die op hun beurt de energie omzetten in een biochemisch signaal naar de hersenen.
Sommige vissen, bijvoorbeeld, kunnen zien in de infrarode golflengte van het elektromagnetische spectrum.
Maar David Julius, een moleculair bioloog aan de Universiteit van Californië in San Francisco, toonde in laboratoriumexperimenten aan dat een ander neurologisch pad aan het werk was voor het serpentine “zesde zintuig.”
“In dit geval wordt de infrarode straling eigenlijk gedetecteerd in het pitorgaan als warmte,” zei Julius in een telefooninterview. “We hebben de verantwoordelijke molecule gevonden.
Een zeer dun membraan binnenin het pitorgaan – in wezen een holle, benige holte – wordt warmer wanneer de straling door een opening in de huid binnenkomt, legde hij uit.
Omdat het membraan zich in een holle ruimte bevindt, is het buitengewoon gevoelig voor veranderingen in temperatuur.
“Het verwarmde weefsel geeft dan een signaal af aan zenuwvezels om de receptoren te activeren die we hebben geïdentificeerd,” bekend als TRPA1-kanalen.
De neurochemische route die hierbij betrokken is, suggereert dat slangen warmte voelen in plaats van zien.
“De molecule die we hebben gevonden, behoort tot een familie van receptoren die verwant zijn aan pijnroutes bij zoogdieren,” zei Julius.
Bij mensen wordt het equivalente mechanisme de “wasabi-receptor” genoemd, omdat het ons sensorische zenuwstelsel in staat stelt om irriterende stoffen te detecteren – zoals de Japanse specerij – die behoren tot de mosterdfamilie.
Het wordt echter niet geactiveerd door warmte.
De ontdekking, gepubliceerd in Nature, kan ook licht werpen op hoe slangen, die al meer dan 100 miljoen jaar over de planeet slingeren, zijn geëvolueerd.
“Het bestuderen van veranderingen in zintuiglijke moleculen is een interessante manier om naar evolutie te kijken, omdat als dieren verschillende niches bewonen, verschillende dingen ruiken en proeven, op verschillende dieren jagen, hun zintuiglijke systemen zich moeten aanpassen,” zei Julius.
De bevindingen suggereren ook dat de krachten van de natuurlijke selectie hetzelfde opmerkelijke warmtezoekende mechanisme bij reptielen bij verschillende gelegenheden hebben opgeleverd.
In tegenstelling tot boa’s en pythons, die ook pit-organen hebben, zijn adders – inclusief ratelslangen – in evolutionair opzicht relatief recent en moeten ze dus onafhankelijk van elkaar dezelfde capaciteit hebben ontwikkeld.
“Het is verbazingwekkend om te denken dat willekeurige mutatie meer dan eens tot dezelfde soort oplossing heeft kunnen komen,” zei Julius.
(c) 2010 AFP