14.03.2010 - Biologie

Temperaturschwankungen schmecken

Geschmackssensor arbeitet bei Schlangen als Wärmedetektor zum Aufspüren von Beute

Der hochempfindliche Wärmesensor von Schlangen für den nächtlichen Beutefang kommt auch bei Säugetieren vor – allerdings als Geschmacksorgan. Das haben US-Forscher nachgewiesen, als sie die Funktionsweise des sogenannten Grubenorgans – des Wärmedetektors – von Schlangen untersuchten. Spezielle Proteine in diesem Organ nehmen die Wärmestrahlen auf und wandeln sie in Nervenimpulse um. Diese Sensorik reagiert bei Säugetieren dagegen nur auf chemische Verbindungen, wie sie im japanischen Meerrettich und anderen Senfpflanzen vorkommen. Die Wissenschaftler um David Julius von der University of California in San Francisco bewerten dieses Ergebnis auch als Beleg für die hohe Anpassungsfähigkeit von sensorischen Systemen in der Evolution.

Bild einer Maus, wie es von den Wärmesensoren von Grubbenottern, Boas und Pythons wahrgenommen wird. Foto: Julius Lab/University of California, San Francisco

Schlangenarten wie Grubenottern, Boas oder Pythons besitzen einen Wärmesensor, der auch als sechster Sinn der Schlangen bezeichnet wird: Grubenartige Vertiefungen am Kopf, die mit zahlreichen Nervenenden durchsetzt sind, registrieren feinste Temperaturschwankungen im Bereich von Zehntelgraden. Dadurch machen die Schlangen warmblütige Beutetiere auch bei völliger Dunkelheit ausfindig. Bisher war aber unklar, wo und auf welche Weise die Wärmestrahlung im Grubenorgan erkannt wird.

Durch Experimente mit Zellen aus dem Grubenorgan von Schlangen fanden die Forscher nun heraus, dass der so genannte TRPA1-Kanal als Wärmedetektor funktioniert. Spezielle Proteine in der Zellmembran bilden diesen Kanal, der sich durch die Wärmestrahlung aufwärmt und diesen Reiz an die Nervenenden weiterleitet. Interessanterweise wird der TRPA1-Kanal erst aktiv, wenn die Temperatur einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Bei den untersuchten Texas-Klapperschlangen lag dieser bei ungefähr 28 Grad. Das macht Sinn, da die Körpertemperatur der warmblütigen Beutetiere der Schlange über dieser Grenze liegt.

Auch beim Menschen gibt es den TRPA1-Kanal. Er wird hier auch Wasabi-Rezeptor genannt, weil er bei der Wahrnehmung bestimmter Geschmacksnoten des japanischen Meerrettichs aktiv ist. Diese Funktion ist auch bei den Schlangen noch vorhanden, aber im Laufe der Evolution hat sich ihr TRPA1-Kanal zusätzlich zu einem Rezeptor für die Wärmeerkennung umgebildet. Die Studienresultate demonstrierten die hohe Anpassungsfähigkeit von sensorischen Systemen generell und im Speziellen die einzigartige Plastizität des TRPA1-Kanals, schreiben die Forscher.

Die Schlangen sind aber nicht die einzigen Wirbeltiere mit ausgeprägten Wärmesensoren: Das australische Thermometerhuhn (Leipoa ocellata) etwa misst mit den Wärmedetektoren seines Schnabels die Wärme im Bruthügel der Eier und reguliert die Temperatur präzise auf 33 Grad Celsius.

David Julius (University of California, San Francisco) et al.: Nature, doi: 10.1038/nature08943

ddp/wissenschaft.de – Thomas Neuenschwander