Просто осязание

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.

В некоторых случаях огненных жуков манили и другие горячие места, включая фабрики и даже футбольные матчи на стадионе, где многие зрители курили. Возможно, наиболее впечатляющее нашествие такого рода произошло в центральной Калифорнии в августе 1925 года. Когда огромный пожар поглотил нефтяной резервуар возле города Коалинги, к нему начали слетаться огромные количества огненных жуков. Газеты того времени подсчитали, что миллионы огненных жуков прилетели на Коалингу и оставались там в течение нескольких дней после тушения пожара.

Поскольку Коалинга расположена в засушливой долине, можно предположить, что жуки прилетели из западных предгорьев Сьерра-Невада, примерно в 80 милях от города. У жуков-меланофилов есть по одной ямке для обнаружения инфракрасного излучения на каждой стороне живота. Много лет спустя Хельмут Шмитц и Герберт Бузак из Боннского университета оценили количество инфракрасного излучения, которое могло бы поступить на эти датчики с расстояния около 130 км. Они обнаружили, что его присутствие не просто заметить в постоянном тепловом шуме, производимом телом огненного жука. Нервная система насекомого выполняет сложную задачу по извлечению этого слабого сигнала, который запускает миграционное поведение. На сегодняшний день мы точно не знаем, используют ли огненные жуки инфракрасные датчики, к примеру, TRPV1, или летучие мыши-вампиры свои TRPA1, или совершенно иной механизм – возможно, даже не из группы TRP.

Если ввести слово «рай» в поиске картинок браузера, экран заполнится сотнями изображений тропических пляжей. Чем это объясняется? Частично, по крайней мере, для людей, живущих в богатых обществах, – ассоциациями с размеренным отдыхом. Но почему тогда поисковый запрос «рай» не вызывает картины других популярных мест отдыха, таких как горнолыжный курорт или Диснейленд? Причина в погоде: рай – это место, где нашим телам не приходится работать очень усердно, чтобы поддерживать внутреннюю температуру примерно на уровне 36 °C.