動物・植物ホント

ヘビの顔の「穴」は熱を見る第3の目。暗闇でもネズミの体温を感じるセンサーの正体

ヘビの顔の「穴」は熱を見る第3の目。暗闇でもネズミの体温を感じるセンサーの正体

読む前に予想してみよう!

ヘビは目の網膜で赤外線を見ている

研究カード(どんな研究?)
対象
ガラガラヘビ・ニシキヘビ・ボアなどピットを持つヘビ
規模
数種のヘビの神経組織と培養細胞
研究の種類
遺伝子発現解析・細胞での電気生理学・光学と熱の計算モデル
確かさ
★★★★☆
3秒でわかる

マムシやガラガラヘビの目と鼻の間の「ピット器官」は、赤外線(熱)を感じるセンサー。熱で温まると反応するTRPA1というたんぱく質が、その正体だった。

ひとことで言うとヘビの顔の小さな穴は、ねつを感じるセンサー。まっくらでもえものの体温がわかる!

もくじ
  1. くぼみの奥に張られた、うすい膜
  2. センサーの正体は「熱で開く扉」
  3. 映像はぼやけている。でも感度は超高い
  4. コウモリも「熱を見る」
  5. まとめ

マムシやガラガラヘビの顔をよく見ると、目と鼻の穴の間に、もう一つ小さなくぼみがあります。

これはピット器官と呼ばれる、赤外線(熱)を感じるセンサーです。真っ暗な夜でも、ヘビはこのセンサーで、ネズミなど温かい獲物の体温をとらえることができます。

まるで、生まれつきサーモグラフィーを顔につけているようなもの。そのしくみの核心が解き明かされたのは、2010年のことでした。

01くぼみの奥に張られた、うすい膜

マムシのピット器官は、ただの穴ではありません。くぼみの奥には、とても薄い膜が、空気の部屋の上に張られています。

獲物の体から出た赤外線がこの膜に当たると、膜はわずかに温まります。膜には神経がびっしり通っていて、その温度の変化を感じとるのです。

マムシの仲間(クサリヘビ科のマムシ亜科)は顔に1対、ニシキヘビやボアの一部の種は唇のふちにいくつもの「ピット」を持っています。これらは、別々に進化したと考えられています。

くぼみの奥の薄い膜が、赤外線でほんの少し温まるのを感じとる。
くぼみの奥の薄い膜が、赤外線でほんの少し温まるのを感じとる。

02センサーの正体は「熱で開く扉」

では、膜の神経は、どうやって熱を感じているのでしょうか。

ジュリアスさんは、熱や痛みを感じるTRPチャネルの研究で、2021年にノーベル生理学・医学賞を受賞しています。人間では、TRPA1はわさびやからしの「ツーン」とする刺激を感じるセンサーとして知られています。同じ仲間のたんぱく質が、ヘビでは赤外線センサーに作りかえられていたのです。

03映像はぼやけている。でも感度は超高い

ピット器官がとらえる「熱の映像」は、どれくらいはっきりしているのでしょうか。

2007年、アメリカの研究者ジョージ・バッケンさんとアーロン・クロッチマルさんは、光学と熱の伝わり方を計算して調べました。すると、膜に映る熱の像は、実はかなりぼやけていて、コントラストも低いことがわかりました。それでも実際のヘビが獲物をとらえられることを説明するには、膜の神経が0.001℃以下の温度差にも反応している必要がある、と見積もられました。脳の中で、ぼやけた像をくっきりさせる処理をしている可能性もあります。

さらにクロッチマルさんたちは、ピット器官が狩りだけでなく、すごしやすい涼しい場所を探すことにも使われていることを、12種のヘビで確かめています。

04コウモリも「熱を見る」

赤外線を感じる動物は、ヘビだけではありません。

血を吸うチスイコウモリも、鼻のまわりで獲物の体温を感じます。2011年、同じUCSFのチームは、チスイコウモリが、熱を感じる別のチャネルTRPV1を少し作りかえて、より低い温度で反応するようにしていることを『Nature』で報告しました。ヘビとコウモリは、別々の部品を使って、同じ「熱を見る力」を手に入れていたのです。

05まとめ

ヘビの顔の小さなくぼみは、熱を感じる第3の目でした。その正体は、わさびの刺激を感じるたんぱく質の仲間を、赤外線センサーに作りかえたもの。

同じ部品でも、使い方しだいでまったく別の感覚になる。進化の「リフォーム力」には驚かされます。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerRattlesnakes and other pit vipers have a small hollow between each eye and nostril, and some pythons and… 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

Rattlesnakes and other pit vipers have a small hollow between each eye and nostril, and some pythons and boas have similar pits along their lips. These pit organs sense infrared radiation, the heat given off by warm bodies. Deep inside a viper's pit is a thin membrane full of nerves, which warms slightly when heat reaches it.

In 2010, Elena Gracheva and David Julius discovered that the key sensor is a protein called TRPA1, which acts like a door that opens when it is heated. In humans, the same type of protein helps us feel the sharp sting of wasabi. Julius later won a Nobel Prize for his research on proteins that sense heat and pain.

116 words ・ CEFR B1

和訳を見る

ガラガラヘビなどのマムシの仲間は目と鼻の穴の間に小さなくぼみを持ち、ニシキヘビやボアの一部は唇に沿って似たくぼみを持っています。これらのピット器官は、温かい体から出る熱である赤外線を感じとります。マムシの仲間のくぼみの奥には神経がびっしり通った薄い膜があり、熱が届くと少し温まります。2010年、エレナ・グラチェヴァさんとデヴィッド・ジュリアスさんは、カギとなるセンサーがTRPA1というたんぱく質であることを発見しました。

これは温められると開く扉のように働きます。人間では、同じ種類のたんぱく質が、わさびのツーンとした刺激を感じるのに役立っています。ジュリアスさんは後に、熱や痛みを感じるたんぱく質の研究でノーベル賞を受賞しました。

4択リーディングクイズ

Q1. What do pit organs sense?

Q2. How does TRPA1 work, according to the passage?

Q3. What does the wasabi example suggest?

重要単語

  • infraredC1
    名詞・形容詞赤外線(の)Warm bodies give off infrared radiation. infra-(下の)+red。「赤より下(波長が長い)」の意味。反対側は ultraviolet(紫外線)。
  • pit organC1
    名詞(句)ピット器官The pit organ lies between the eye and the nostril. pit は「くぼみ・穴」。pit viper は「ピット器官を持つヘビ(マムシの仲間)」。
  • ion channelC1
    名詞(句)イオンチャネルTRPA1 is an ion channel that opens with heat. channel は「水路・通り道」。テレビの「チャンネル」と同じ語。
  • preyB2
    名詞獲物The snake can sense its prey in total darkness. pray(祈る)と同音なのでつづりに注意。fall prey to ~「~の餌食になる」。
  • membraneC1
    名詞膜A thin membrane inside the pit is warmed by heat. cell membrane「細胞膜」は生物の基本用語。
  • nostrilB2
    名詞鼻の穴The pit lies between the eye and the nostril. nose(鼻)全体に対して、穴の部分が nostril。

4コマでわかる

ヘビの顔の「穴」は熱を見る第3の目。暗闇でもネズミの体温を感じるセンサーの正体の4コマ漫画
マムシやガラガラヘビの、目と鼻の間にある小さな穴。あれは赤外線(熱)を感じるセンサーらしい。真っ暗でもネズミの体温がわかる。正体は熱で開く「TRPA1」というたんぱく質で、見つけたのは、のちにノーベル賞を受賞したジュリアスさんらの研究チーム。

押すと「マジかリスト」に保存されます

出典・参考文献(4件)タップで表示
  1. Krochmal, Bakken & LaDuc (2004) Heat in evolution's kitchen: evolutionary perspectives on the functions and origin of the facial pit of pitvipers, Journal of Experimental Biologydoi.org
  2. Bakken & Krochmal (2007) The imaging properties and sensitivity of the facial pits of pitvipers as determined by optical and heat-transfer analysis, Journal of Experimental Biologydoi.org
  3. Gracheva et al. (2010) Molecular basis of infrared detection by snakes, Naturedoi.org
  4. Gracheva et al. (2011) Ganglion-specific splicing of TRPV1 underlies infrared sensation in vampire bats, Naturedoi.org