Просто осязание

Ямка похожа на примитивную камеру-обскуру. Спереди имеется небольшое отверстие, а сзади – тонкая, чувствительная к инфракрасному излучению мембрана, растянутая таким образом, чтобы с обеих сторон было воздушное пространство (рисунок 4.2).

Змея может обнаружить расплывчатый контур теплого кролика в инфракрасном диапазоне, даже если он спрятан в кустах (или на улице темно). Инфракрасное змеиное зрение можно использовать для обнаружения не только теплых объектов на более холодном фоне, но и прохладных объектов на более теплом фоне, например лягушки, выпрыгивающей из пруда на нагретую солнцем траву.

Можно предположить, что молекулярный датчик, обнаруживающий инфракрасное излучение в ямочном органе гремучей змеи, является той же сверхчувствительной формой TRPV1, которую используют летучие мыши-вампиры. Когда Дэвид Джулиус и его коллеги исследовали ганглии тройничного нерва, где находятся сенсорные нейроны, иннервирующие орган ямки, они обнаружили, что рецепторов TRPV1 там гораздо меньше, чем можно было бы ожидать для инфракрасного датчика ямочного органа. Однако они неожиданно обнаружили, что рецептор васаби, TRPA1, в тройничном ганглии змеи в четыреста раз больше. Это было странное открытие, так как TRPA1 млекопитающих вообще не активируется под воздействием тепла. Гремучие змеи, у которых нет лицевых органов, реагирующих на инфракрасное излучение, имеют слабо чувствительную к теплу форму TRPA1. Мы считали TRPA1 датчиком васаби только потому, что первым делом нам довелось изучать TRPA1 у млекопитающих. В другом случае мы бы сказали, что TRPA1 – это датчик температуры, который также может быть активирован васаби и чесноком.

Удавы и питоны принадлежат к семейству змей примерно на 30 млн лет старше ямкоголовых гадюк. У них также есть инфракрасно-зондирующие ямки, обычно по 13 штук с каждой стороны, расположенные в два ряда, один над, а другой под ртом. Отверстия этих ямок не сужены, и поэтому они не функционируют как камеры-обскуры. Скорее, у каждой ямки есть особое поле зрения, ограниченное ее положением на морде змеи. Из поведенческих тестов мы знаем, что питоны и удавы не так чувствительны к инфракрасному излучению, как гремучие змеи, поэтому неудивительно было обнаружить, что TRPA1 у питонов был менее чувствителен к теплу, чем у гремучих змей, но более чувствителен, чем TRPA1 у крысиных змей.

Сравнивая последовательности генов TRPA1 у людей, питонов и гремучих змей, можно заметить, что модификация TRPA1 для придания ему чувствительности к теплу развивалась в змеином роду дважды: один раз у древних удавов и питонов, а затем снова у более молодых ямкоголовых гадюк. Иногда процесс случайной мутации и естественного отбора приводит к молекулярному и структурному решению проблемы, к примеру, инфракрасного зондирования, у разных организмов, с разницей в миллионы лет. Это замечательный процесс конвергентной эволюции.

Не все существа используют свои инфракрасные детекторы, чтобы найти добычу. Например, большинство животных убегают или улетают от лесных пожаров, но огненные жуки Северной Америки (меланофилы), напротив, устремляются к ним. Их побуждает отнюдь не стремление к самосожжению. Жуки прибывают на место пожара как раз в тот момент, когда пламя стихает, а затем совокупляются в комфортном теплом пепле. Затем самка откладывает яйца под обугленную кору недавно сожженных деревьев. Личинки огненного жука вылупятся следующим летом и начнут питаться обугленной древесиной. У живого дерева есть химическая защита, делающая его несъедобным для личинок.