會員登錄
生物研究：蛇如何“看清”獵物
打賞
推廣
生物研究：蛇如何“看清”獵物
圖片來源：Pixabay
我們知道，部分蛇類可以感應到獵物輻射出的熱量從而在黑暗中捕獵，這其中包括蝮蛇和蟒蛇等等。不過，它們是如何將熱量處理為“可見的”圖像的？
美國休斯頓大學和羅格斯大學的研究人員提出的一種模型，或許能回答這一問題。相關研究發表於《物質》（Matter）雜誌。這項研究或許還可以幫助改進將熱量轉化為電信號的材料，並用於傳感器或能量收集等等。
圖片來源：Pixabay
漏鬥狀頰窩位於蛇鼻孔附近，它覆蓋著一層薄薄的膜，好似一雙能夠感受熱量的眼睛。這個結構極其敏感，即便在完全黑暗的環境中也能在半秒內鎖定40厘米開外的獵物。生物學家曾在這層薄膜的神經纖維上做過檢測，發現了因溫度變化而被激活的帶電離子通道。
盡管已經認識到這層薄膜可以快速升溫，但研究人員仍然不清楚頰窩上的熱量變化是如何轉化為電信號，並進一步傳遞到大腦的。
美國休斯頓大學機械工程師普拉迪普·夏爾馬（Pradeep Sharma，研究的共同作者）表示，“自然界中的確存在能夠將熱量轉化為電信號的熱電材料，不過一般很少見，往往是硬質晶體。目前科學家還沒有在蛇的組織中檢測到類似的晶體。但是，我們跟進研究的是一種類似於生物細胞，能夠在特定環境中充當弱熱電體的柔軟材料。”
圖片來源：Pixabay
夏爾馬和他的團隊構建了一種數學模型，展示了如何在可變形的熱敏材料中移動靜電荷。這種材料在加熱時會變厚，用它製造的薄膜可以模擬頰窩上的薄膜。大多數生物細胞（包括組成頰窩薄膜的細胞）都會在其外表麵產生微弱的電壓。團隊研究發現，薄膜變厚會輕微改變細胞內電荷，從而產生能夠被神經細胞感知的電壓變化。
夏爾馬和團隊在真實環境中測試了這套理論模型，發現在與周圍環境溫度和距離一致的情況下，探測獵物的速度也和現實中的蛇一致。
在此前的研究中，耶魯大學神經係統科學家葉連娜·格拉喬娃（Elena Gracheva，並未參與這項研究）已經證明了離子通道在蛇感應熱量時的作用。如今，格拉喬娃評論道，這項關於信號轉換的開創性研究“為生物學家在未來驗證這項模型奠定了基礎”。
夏爾馬認為，這項研究還能帶來新的技術：“我們可以利用相同的模型研製具有熱電屬性的人造材料，這類技術或許可以在材料科學領域中大放異彩。”
撰文：哈裏尼·巴拉特（Harini Barath）
翻譯：張宇哲
文章來源：環球科學
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
圖片來源：Pixabay
我們知道，部分蛇類可以感應到獵物輻射出的熱量從而在黑暗中捕獵，這其中包括蝮蛇和蟒蛇等等。不過，它們是如何將熱量處理為“可見的”圖像的？
美國休斯頓大學和羅格斯大學的研究人員提出的一種模型，或許能回答這一問題。相關研究發表於《物質》（Matter）雜誌。這項研究或許還可以幫助改進將熱量轉化為電信號的材料，並用於傳感器或能量收集等等。
圖片來源：Pixabay
漏鬥狀頰窩位於蛇鼻孔附近，它覆蓋著一層薄薄的膜，好似一雙能夠感受熱量的眼睛。這個結構極其敏感，即便在完全黑暗的環境中也能在半秒內鎖定40厘米開外的獵物。生物學家曾在這層薄膜的神經纖維上做過檢測，發現了因溫度變化而被激活的帶電離子通道。
盡管已經認識到這層薄膜可以快速升溫，但研究人員仍然不清楚頰窩上的熱量變化是如何轉化為電信號，並進一步傳遞到大腦的。
美國休斯頓大學機械工程師普拉迪普·夏爾馬（Pradeep Sharma，研究的共同作者）表示，“自然界中的確存在能夠將熱量轉化為電信號的熱電材料，不過一般很少見，往往是硬質晶體。目前科學家還沒有在蛇的組織中檢測到類似的晶體。但是，我們跟進研究的是一種類似於生物細胞，能夠在特定環境中充當弱熱電體的柔軟材料。”
圖片來源：Pixabay
夏爾馬和他的團隊構建了一種數學模型，展示了如何在可變形的熱敏材料中移動靜電荷。這種材料在加熱時會變厚，用它製造的薄膜可以模擬頰窩上的薄膜。大多數生物細胞（包括組成頰窩薄膜的細胞）都會在其外表麵產生微弱的電壓。團隊研究發現，薄膜變厚會輕微改變細胞內電荷，從而產生能夠被神經細胞感知的電壓變化。
夏爾馬和團隊在真實環境中測試了這套理論模型，發現在與周圍環境溫度和距離一致的情況下，探測獵物的速度也和現實中的蛇一致。
在此前的研究中，耶魯大學神經係統科學家葉連娜·格拉喬娃（Elena Gracheva，並未參與這項研究）已經證明了離子通道在蛇感應熱量時的作用。如今，格拉喬娃評論道，這項關於信號轉換的開創性研究“為生物學家在未來驗證這項模型奠定了基礎”。
夏爾馬認為，這項研究還能帶來新的技術：“我們可以利用相同的模型研製具有熱電屬性的人造材料，這類技術或許可以在材料科學領域中大放異彩。”
撰文：哈裏尼·巴拉特（Harini Barath）
翻譯：張宇哲
文章來源：環球科學
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
聽說，打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普，我們是認真的！
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
- 參加最新科普活動
- 認識科普小朋友
- 成為科學小記者
