闻一闻芥末或山葵，你会感受到一种熟悉的灼热感。那是这些刺激性食物中的化学物质触碰到一种叫做 TRPA1 的蛋白质的结果，它就像一个分子警报器，警告我们存在刺激性物质。在其他动物身上，相同的蛋白质起着类似的作用，但响尾蛇和蝰蛇则将它们版本的 TRPA1 用于更令人印象深刻且致命的目的。它们利用它来感知猎物的体温。
矛头蝮蛇以其探测温血猎物散发的红外辐射能力而闻名，其中尤以西部菱斑响尾蛇最为突出。它的能力如此精准，以至于能在近一米的距离内探测到猎物，并能攻击比周围温度仅高 0.2 摄氏度的物体。在这样的能力面前，黑暗毫无遮挡作用。
像所有矛头蝮蛇一样，响尾蛇的第六感依赖于位于眼睛和鼻孔之间的两个不起眼的凹陷。头部两侧各有一个凹陷，蛇甚至可以“立体地”看到热量。每个凹陷都是一个中空的腔室，中间张着一层薄膜，它就像一个“红外天线”。其中布满了血管、能量产生的线粒体和密集的神经丛。这些神经与蛇脑的视觉区域相连，使其能够匹配热量和光线的图像。到目前为止，一切都很清楚，但直到现在，没有人知道这些膜是如何实际工作的。
来自加州大学旧金山分校的Elena Gracheva 和 Nicolas Ingolia 解决了这个谜团，但这并不容易。响尾蛇不会轻易透露它们的秘密。它们的基因很少被测序，而且，用今年最轻描淡写的说法，Gracheva 和 Ingolia 将它们描述为“遗传上难以处理”且“不适合进行生理和行为研究的样本”。换句话说：如果你想找一个模型动物来做研究，你最好选择果蝇和斑马鱼，而不是一条有致命毒牙的四英尺长蛇。
两人怀疑，负责响尾蛇热感应能力的蛋白质可能存在于其凹陷膜中数量异常多的神经末梢中。他们分析了这些神经末梢中的活跃基因，并将它们与蛇脊髓中的活跃基因进行了比较。
在哺乳动物中，两种神经几乎拥有相同的活跃基因组合。对于像德州鼠蛇或西部鞭蛇这样的蛇类来说也是如此，它们都无法感知红外线。但在响尾蛇身上，Gracheva 和 Ingolia 发现了一个无法忽视的差异——编码 TRPA1 蛋白的单个基因在凹陷神经中的活跃程度是脊髓神经的 400 倍。
在人类中，TRPA1 被异硫氰酸烯丙酯激活，这种化学物质赋予了山葵和芥末辛辣味。响尾蛇的蛋白质与我们人类的蛋白质有 63% 的相似度，它对同一种化学物质也有反应，但反应较弱。然而，它对热量极为敏感。在室温下，该蛋白质处于休眠状态。但任何高于 27.6°C 的温度都会激活它，温度越高，蛋白质的活性就越强。相比之下，鼠蛇版本的 TRPA1 也对热量敏感，但其反应比响尾蛇的弱，并且在更高的阈值温度下才会反应。
另外两类蛇，如蟒蛇和蚺，也能探测红外辐射，尽管它们的技术灵敏度比精密的蝰蛇硬件低 5-10 倍。它们也有凹陷，但分布在吻部，结构更简单，神经连接也更少。但 Gracheva 和 Ingolia 发现，尽管它们的祖先与蝰蛇分开已有 3000 万年，它们却独立地利用了相同的分子来实现热感应功能。
在果蝇和蠕虫等无脊椎动物中，TRPA1 也参与感知温度变化。在脊椎动物中，它更多地与感知有害化学物质和可能感知低温有关，但似乎有三类蛇复活了这些蛋白质的古老功能。
现在有一个观众问题：红外探测似乎是一项极其有价值的技能，为什么只有两类蛇进化出了它？如果这一切都是通过利用相同的、看似易于改变的蛋白质来实现的，为什么这种策略并不更普遍？我问了主要作者，但他也没有答案。有什么想法吗？
参考文献：Gracheva, E., Ingolia, N., Kelly, Y., Cordero-Morales, J., Hollopeter, G., Chesler, A., Sánchez, E., Perez, J., Weissman, J., & Julius, D. (2010). Molecular basis of infrared detection by snakes Nature DOI: 10.1038/nature08943
