Naukowcy ujawniają, jak węże „widzą” w nocy

Scientists revealed Sunday for the first time how some snakes can detect the faint body heat exuded by a mouse a metr (three feet) away with enough precision and speed to hunt in the dark.

To było znane od dziesięcioleci, że grzechotniki, boa i pytony mają tak zwane organy pit między okiem i nozdrza, które mogą wyczuć nawet niewielkie ilości promieniowania podczerwonego — ciepło — w ich otoczeniu.

Among pit vipers, the western diamondback ratlesnake, native to northern Mexico and southwestern United States, is in a class of its own, its heat-seeking ability up to 10 times keener than any of its cousins.

Nawet z maleńkimi łatkami pokrywającymi oczy, wąż wykazał zdolność do śledzenia i zabijania ofiar z zawiązanymi oczami.

Ale dokładnie jak te gady wykrywają i przekształcają sygnały podczerwone w impulsy nerwowe pozostało tajemnicą i przedmiotem ostrej debaty.

Jednym z kandydatów był proces fotochemiczny leżący u podstaw wizji, w którym oko widzi promieniowanie elektromagnetyczne – światło widzialne dla ludzi – w postaci fotonów, które aktywują komórki receptorowe, które z kolei przekształcają energię w biochemiczny sygnał do mózgu.

Niektóre ryby, na przykład, mogą widzieć w podczerwieni długości fali widma elektromagnetycznego.

Ale David Julius, biolog molekularny na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, wykazał w eksperymentach laboratoryjnych, że inna ścieżka neurologiczna była w pracy dla węża „szósty zmysł.”

„W tym przypadku, promieniowanie podczerwone jest rzeczywiście wykrywane wewnątrz organu pit jako ciepło,” Julius powiedział w wywiadzie telefonicznym. „Znaleźliśmy odpowiedzialną za to cząsteczkę.”

Bardzo cienka błona wewnątrz narządu jamy – w istocie pusta, kostna jama – rozgrzewa się, gdy promieniowanie przedostaje się przez otwór w skórze, wyjaśnił.

Ponieważ błona znajduje się w pustej przestrzeni, jest niezwykle wrażliwa na zmiany temperatury.

„Ogrzana tkanka przekazuje sygnał do włókien nerwowych, aby aktywować zidentyfikowane przez nas receptory”, znane jako kanały TRPA1.

Zaangażowana ścieżka neurochemiczna sugeruje, że węże czują ciepło, a nie widzą go.

„Cząsteczka, którą znaleźliśmy należy do rodziny receptorów związanych ze ścieżkami bólu u ssaków”, powiedział Julius.

U ludzi równoważny mechanizm nazywany jest „receptorem wasabi”, ponieważ pozwala on naszemu sensorycznemu układowi nerwowemu wykrywać substancje drażniące — takie jak japońska przyprawa — należące do rodziny musztardowców.

Nie jest on jednak aktywowany przez ciepło.

Odkrycie to, opublikowane w Nature, może również rzucić światło na to, jak ewoluowały węże, które pełzają po naszej planecie od ponad 100 milionów lat.

„Badanie zmian w cząsteczkach sensorycznych jest interesującym sposobem patrzenia na ewolucję, ponieważ zwierzęta zamieszkują różne nisze, czują zapach i smak różnych rzeczy, polują na różne zwierzęta, ich systemy sensoryczne muszą się dostosować”, powiedział Julius.

Znaleziska sugerują również, że siły doboru naturalnego przyniosły ten sam niezwykły mechanizm poszukiwania ciepła u gadów przy różnych okazjach.

W przeciwieństwie do boa i pytonów, które również mają narządy gębowe, żmije — w tym grzechotniki — są stosunkowo niedawnymi przybyszami, w kategoriach ewolucyjnych, a zatem musiały rozwinąć tę samą zdolność niezależnie.

„To niesamowite pomyśleć, że przypadkowa mutacja mogła wymyślić ten sam rodzaj rozwiązania więcej niż raz,” powiedział Julius.

.