在动物王国中，有许多物种通过熟练地破译来自周围环境的微弱信号来理解自己的世界。一只在地面上翱翔的老鹰发现下面有一条河鱼正准备吞下一只虫子;一只饥饿的黑熊在两英里外茂密的灌木丛中闻到了一丝食物的味道;一只鸭嘴兽在淡水小溪中游泳，闭上眼睛，检测到附近美味蝌蚪的电脉冲。

然后是坑毒蛇。

这些蛇生活在从丛林到沙漠的各种栖息地，它们使用位于鼻孔附近的强大红外传感器，通过感知最微小的温度变化来在黑暗中寻找猎物，并且它们通过热敏感离子通道来实现这一目标仅与人类的感觉器官相当。

坑毒蛇是如何做到这一点的?耶鲁大学的两位物理学家可能在一个新的数学模型中找到了答案， 《美国国家科学院院刊》杂志上的一项新研究描述了这一模型。

耶鲁大学物理学博士后伊莎贝拉·格拉夫 (Isabella Graf) 表示：“为了定位猎物，坑毒蛇需要用它们的感觉器官检测毫开尔文的温度变化，这要求整个器官的灵敏度比它们底层的分子传感器灵敏 1000 倍。”艺术与科学学院(FAS)。

开尔文是国际公认的测量温度的基本单位。

格拉夫补充说：“更重要的是，这些蛇有时生活在沙漠中，那里的环境温度昼夜变化很大。” “在广泛变化的环境中，灵敏度极低的传感器怎么可能可靠地检测到毫开尔文温度变化?”

格拉夫和 FAS 物理学助理教授、耶鲁大学定量生物学研究所成员本杰明·马赫塔表示，这一解释可能是一种生物机制，使毒蛇能够放大小信号并将其高保真地传输到大脑。

在这项研究中，研究人员创建了一个数学模型，利用统计物理学和信息论的概念来了解来自毒蛇各个离子通道的传入温度信号如何共同影响神经元反应。在数学模型中，存在一个“分叉”——神经元反应发生质变的点，并且各个不太敏感的温度传感器表现出高度的合作。

马赫塔说：“在这个分叉点附近，我们表明蛇的大脑可以获得几乎与从每个单独的传感器读取测量值一样多的温度信息，然后将它们完美地平均在一起以获得一个最准确的测量值。”

这就是响尾蛇在夜深人静时寻找晚餐的方式。

这项新研究还解释了坑毒蛇在昼夜温度变化中保持热敏感性的方式。研究人员表示，他们的数学模型包括一个“反馈”功能，可以在整个温度波动期间自动保护系统的整体灵敏度。

格拉夫和马赫塔表示，他们的新模型可能除了深夜蝰蛇的夜间游荡之外还有其他应用。

格拉夫说：“在其他感觉系统中也可能会发现类似的反馈和设计原理，这些系统也需要在不同的环境中检测微小的信号。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：