Дэвид Линден - Осязание. Чувство, которое делает нас людьми

Летучие мыши-вампиры – удивительные животные, и не только из-за их звездных ролей в фильмах ужасов. [101]Мы уже немного говорили о них в контексте социального груминга, когда они делятся друг с другом пищей, а именно кровью (глава 1). Сейчас мы обратимся к их тактильной специализации, помогающей им находить пищу. Вампиры занимают уникальную экологическую нишу: это единственные известные нам млекопитающие, которые питаются только кровью теплокровных животных (других млекопитающих и птиц). Некоторые летучие мыши едят насекомых или фрукты, но вампиры способны глотать только жидкость и скорее умрут от голода, чем попробуют твердую пищу. Вампиры летают, высматривая жертву, и обычно приземляются ей на спину или на шею. Затем они начинают искать подходящее место для осторожного укуса и извлекают из ранки примерно две чайные ложки крови. Важно, чтобы место будущего укуса не было покрыто густой шерстью или мехом, а кровеносные сосуды находились относительно близко к коже. Поиски кровеносного сосуда – тот случай, когда умение определять тепло на расстоянии особенно важно. Людвиг Кюртен и Уве Шмидт из Боннского университета провели в лаборатории опыт с летучими мышами-вампирами и выяснили, что они улавливают инфракрасное излучение, испускаемое кожей человека, на расстоянии примерно 15см.

У многих видов летучих мышей есть особый вырост на морде – носовой листок, который, как предполагают, помогает осуществлять эхолокацию для поиска жертвы. Но только у вампиров носовой листок окружают три обонятельные ямки (рис.5.3). Кожа в этих ямках тонкая, безволосая, на ней отсутствуют лимфатические узлы – словом, идеальное место для размещения инфракрасных рецепторов. От других частей морды ямки отделены слоем плотной соединительной ткани, которая служит термоизоляцией. Поэтому температура обонятельных ямок составляет 84 °F (29 °C), что гораздо ниже температуры остальной кожи – 99 °F (37,2 °С). Это позволяет рецепторам тепла в обонятельных ямках улавливать разницу между теплом жертвы и собственным теплом летучей мыши.

Какой же рецептор используют вампиры для выявления инфракрасного излучения?

Как мы уже знаем, TRPV1 у людей и мышей может определять температуру выше 43 °С, но совершенно очевидно, что такой чувствительности недостаточно. Чтобы обнаружить инфракрасный рецептор у вампиров, Дэвид Джулиус, Елена Грачева и их коллеги поставили хитрый эксперимент. Они взяли вампиров и плодоядных крыланов (неспособных улавливать инфракрасное излучение). Затем они осторожно вырезали кластеры клеточных тел нейронов в лицевой части (в тройничном узле) и проанализировали в них экспрессию гена TRPV1. Выяснилось, что там содержатся два разных варианта белка TRPV1: длинная форма, имеющая обычный температурный порог 43 °С, и короткая, активируемая при гораздо более низкой температуре – около 30 °С, что лишь ненамного превышает температуру обонятельных ямок в состоянии покоя. В тройничном узле крыланов нашлась только длинная форма TRPV1, а у вампиров присутствуют обе, примерно в одинаковых количествах. [102]

Рис.5.3. Модифицированная сверхчувствительная форма TRPV1 позволяет летучим мышам-вампирам улавливать инфракрасное излучение. (А) Летучие мыши-вампиры, способные улавливать инфракрасное излучение, обладают обонятельными ямками (на них указывают стрелки), а крыланы их не имеют и инфракрасное излучение не воспринимают. (В) Аминокислотная последовательность карбокситерминальной части двух форм белка TRPV1 (получаемых в результате альтернативного сплайсинга мРНК)– короткой, сверхчувствительной к жаре, и длинной, отвечающей за нормальную чувствительность. Короткая форма сильнее всего продуцируется в нейронах тройничного узла, находящихся в лицевой части (в том числе и в обонятельных ямках), и гораздо слабее – в нейронах спинномозговых ганглиев, проходящих по телу летучей мыши. (С) При искусственной наработке белка в почечных клетках, выращенных в чашке Петри, сверхчувствительная форма TRPV1 начинает активироваться при температуре 30 °С, в то время как длинная форма активируется при температурах выше 43 °С. Адаптировано из: Gracheva E. O., Cordero-Morales J. F., González-Carcacía J. A., Ingolia N. T., Manno C., Aranguren C. I., Weissman J. S., Julius D. Ganglion-specific splicing of TRPV1 underlies infrared sensation in vampire bats // Nature 476. 2011. 88–91, с разрешения Nature Publishing Group

В результате оказалось, что летучие мыши-вампиры развили сверхчувствительную форму TRPV1, которая помогает им улавливать инфракрасное излучение и тем самым искать пищу. Но что это значит для остального организма? Ведь вампиру нужно чувствовать тепло и другими органами. Когда было проведено исследование спинномозговых ганглиев вампиров – кластеров нейронов, которые проходят не по лицевой части тела, оказалось, что в них содержатся лишь следовые количества сверхчувствительной короткой формы TRPV1. Это объясняет, почему вампиры сохраняют обычную температурную чувствительность других участков тела, не принимающих участия в поиске крови для пищи.

Уверен, что вы когда-либо задавались вопросом: если ослепить гремучую змею, сможет ли она ужалить жертву? Благодаря группе бесстрашных исследователей во главе с Питером Хартлайном из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне мы знаем ответ на этот вопрос. Исследователи (осторожно) завязали глаза гремучим змеям и поместили их на возвышение в центре круглого загона. Затем они побудили их к нападению, пошевелив источником тепла (горячим паяльником), симулируя движение теплокровного животного. Паяльник ставили под различным углом к змее чуть дальше расстояния ее броска (примерно в 90 сантиметрах). Даже с завязанными глазами змея делала бросок в нужном направлении, отклоняясь от цели всего градусов на пять. Авторы исследования отмечают: «Это очень впечатляет и для какой-нибудь мыши означает неминуемую смерть».

Как гремучей змее это удается? Дело не в обонянии: змеи так же точно попадают в теплый, но ничем не пахнущий объект (или обернутый не пропускающим запах чехлом). Но если поместить теплый объект за стеклом, препятствующим распространению инфракрасного излучения, точные атаки прекратятся. Итак, как и летучие мыши-вампиры, гремучие змеи улавливают инфракрасное излучение, испускаемое теплыми объектами, но гремучие змеи обладают гораздо большей чувствительностью: они способны уловить излучение с метровой дистанции, вампиры же – всего с 15 сантиметров. Орган, который отвечает за чувствительность гремучей змеи к инфракрасному излучению, называется ямкой. Это небольшое углубление между глазом и ноздрей (рис.5.4). Если ямки на обеих сторонах прикрыты или повреждены, то гремучие змеи уже не способны успешно атаковать в темноте или с повязкой на глазах. И это не единственные змеи, улавливающие инфракрасное излучение, а лишь один вид подсемейства ямкоголовых ( Crotalinae ), которое включает мокасиновых змей, копьеголовых змей и бушмейстеров в обеих Америках и храмовых куфий и китайских щитомордников в Азии.