Kleine Säugetiere scheinen einen geheimen Infrarotsinn zu haben

Wenn Sie es schon einmal gesehen haben RaubtierIch bemerkte den taktischen Vorteil, den er dem außerirdischen Krieger dank seines Wärmebildes verschaffte. Tatsächlich gerieten Dutch und sein Team trotz der starken Tarnung in große Schwierigkeiten.

In Wirklichkeit scheint es jedoch, dass die Beute diejenigen sein könnten, die über die Fähigkeit verfügen, im Infrarotspektrum wahrzunehmen. Untersuchungen haben nun ergeben, dass diese einzigartige Fähigkeit möglicherweise vollständig vom Menschen geschaffen wurde. Zu den Haaren auf dem Rücken einiger der kleinsten Säugetiere.

Nicht mit meinen kreuz und quer verlaufenden Haaren

Kleine Säugetiere wie Spitzmäuse und Nagetiere haben ein Fell, das mehrere Haartypen zu einer dicken, schützenden Schicht vereint. Das Fell soll das Tier relativ warm und trocken halten und es vor den Natureinflüssen schützen. Aber was wäre, wenn es auch vor Raubtieren schützen könnte? Zwischen diesem Fell liegen spezielle „Schutzhaare“, von denen Forscher nun glauben, dass sie als präzise Infrarotsensoren fungieren.

Deckhaare machen zwischen 1 und 3 % des Fells aus. Die Haare stehen meist gerade ab und heben sich etwas vom restlichen Fell ab. Deckhaare neigen auch dazu, ein etwas charakteristisches Streifenmuster zu zeigen, das bei anderen Haartypen von Säugetieren nicht zu finden ist.

Seit Jahren geben die periodischen Streifenmuster, die in den Schutzhaaren kleiner Säugetiere beobachtet werden, Wissenschaftlern Rätsel auf. Diese Filamente weisen innere Bänder mit Abständen von 6 bis 12 μm auf. Wenn Sie in letzter Zeit auf einen elektromagnetischen Spektrographen gestarrt haben, stellen Sie möglicherweise fest, dass er den Infrarotwellenlängen sehr nahe kommt. Dies deutet auf eine unbekannte Funktion hin – vielleicht die Fähigkeit, Infrarotlicht wahrzunehmen. Tatsächlich decken diese Wellenlängen denselben Teil des Infrarotspektrums ab, der von Wärmeraketen und Wärmebildkameras verwendet wird.

Diese Funktion hatte offensichtliche Überlebensvorteile für nachtaktive Tiere und stark räuberische Tiere. Es könnte einem kleinen Lebewesen die Fähigkeit geben, warme Wärmequellen – etwa Raubtiere – zu erkennen, die sich von hinten nähern. Es ist nicht nötig, die Augen auf den Hinterkopf zu richten oder ewig auf das zu schauen, was sich über der Schulter befindet. Wenn Ihre thermischen Sinne etwas Warmes wahrnehmen, das sich von hinten nähert, kann es hilfreich sein, einen Ausfallschritt zu machen.

Die Forscher konzentrierten ihre Forschung zu Grannenhaaren auf drei Arten: Myotom, TEr ist eine Hausmaus Anchinus agilis, Ein mausartiges Beuteltier Sorex araneos, die Spitzmaus. Trotz der vielen Unterschiede zwischen den Arten weisen Grannenhaare einige Gemeinsamkeiten auf. Ihre Ergebnisse zeigten, dass diese Arten trotz evolutionärer Unterschiede, die sich über Millionen und Abermillionen von Jahren erstrecken, sehr ähnliche mikroskopische Haarstrukturen aufweisen, die auf Wellenlängen zwischen 8 und 12 Mikrometern abgestimmt zu sein scheinen – ideal für Wärmebildaufnahmen.

Nehmen wir als Paradebeispiel die Hausmaus, weisen die Schnurrhaare eine ausgeprägte Struktur auf. Es wird angenommen, dass die breiteren Abschnitte der Schutzhaare, die als „Schild“ bezeichnet werden, als Infrarotabsorber wirken. Sie enthalten zwei durch eine Membran verbundene Röhren mit Lufthohlräumen, die in periodischen Abständen von etwa 10 μm angeordnet sind. Zur Basis des Schildbereichs hin verjüngt sich das Haar, und anstelle von Luftmulden weist das Haar in ähnlichen Abständen deutliche dunkle Bänder auf. Es wird angenommen, dass schmale Abschnitte dazu beitragen, absorbierte Infrarotenergie an der Haarwurzel zu bündeln. Darauf folgt ein relativ variabler „Wolken“-Abschnitt mit dunklen Halbkugeln, die um die Haarachse angeordnet sind. Es wird angenommen, dass dies als „Spektralfilter“ fungiert, der Wellenlängen außerhalb des 8-12-Mikrometer-Bereichs abstrahlt. Berechnungen zeigen, dass der Wolkenfilter dazu führt, dass die Infrarotenergie in diesem kritischen Wellenlängenbereich 72 % des „Signals“ ausmacht, das die Haarwurzel erreicht, statt nur 33 % sonst. Der letzte Abschnitt der Säule weist feinere Bänder auf, die nur 6 µm voneinander entfernt sind.

Es wird angenommen, dass die Filamente ähnlich wie Infrarotantennen funktionieren, wobei ihre starren geraden Ausrichtungen und periodischen Linien als Wärmedetektoren fungieren. Die Linien selbst scheinen aus einem infrarottransparenten biologischen Material mit unterschiedlichen Brechungsindizes zu bestehen. Die Forscher vergleichen dies mit einer künstlichen Erfindung namens Fiber Bragg Grid oder FBG. Dieses Gerät nutzt die periodische Änderung des Brechungsindex einer optischen Faser, um einen Filter für eine bestimmte Wellenlänge zu erzeugen. Schutzhaare könnten eine biologische Version desselben Mechanismus nutzen, um die interessierende Infrarotwellenlänge herauszufiltern.

Gleichzeitig muss das Tier das Signal einer Art Sensorzelle am Haaransatz empfangen. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass die Hausmaus tatsächlich Merkel-Zellen besitzt, die sich ausschließlich an der Basis der Deckhaare befinden, die rund um den Rumpf der Maus angeordnet sind. Es wird angenommen, dass diese Zellen für die Infrarot-Empfindung verantwortlich sein könnten, da die Haare selbst als Antennen fungieren, um Infrarot-Energie auf sie zu fokussieren.

Die Forscher untersuchten auch, ob sich auch Raubtiere daran angepasst hatten. Insbesondere fanden sie heraus, dass kaltblütige Schlangen im thermischen Infrarotbereich nahezu unsichtbar waren. Ebenso haben Katzen relativ geringe frontale Wärmeemissionen. Somit sind beide bei der Jagd gegen Säugetiere mit einem thermischen Abwehrmechanismus im Vorteil. Tatsächlich sind diese Kreaturen erwartungsgemäß besonders geschickt bei der Jagd auf Mäuse und andere kleine Säugetiere!

Die Forschung befindet sich noch in einem frühen Stadium. Es gibt noch weitere Arbeiten, um den wahren Zweck dieser Schutzhaare zu bestätigen. Unabhängig davon liefern ihre komplexen Mikrostrukturen überzeugende Beweise dafür, dass sie tatsächlich als Antennen zur Erfassung von Infrarotstrahlung für sensorische Zwecke fungieren.

Die Entdeckung dieser natürlichen Infrarotsensoren ist nicht nur eine biologische Kuriosität. Es könnte sogar im Bereich der Photonik nützlich sein. Die Fähigkeit von Sentinel-Filamenten, als winzige Infrarotantennen zu fungieren, könnte als Inspiration für neue optische Geräte oder für Verbesserungen bestehender Technologien dienen.

Darüber hinaus könnte diese Forschung Auswirkungen auf die Evolutionsbiologie haben und neue Erkenntnisse über die antiken Ursprünge der Haare von Säugetieren und Beuteltieren liefern. Die Widerstandsfähigkeit der Schutzhaare über Millionen von Jahren legt nahe, dass sie eine entscheidende Rolle für das Überleben früher Säugetiere spielten, die möglicherweise bis ins Tertiär zurückreichen.

Einige kleine Säugetiere konnten jedoch schon immer Raubtieren ausweichen, die sich von hinten an sie heranschlichen. Möglicherweise haben wir jetzt geheime Einblicke in diesen kleinen Trick. Vielleicht waren es nicht ihre Augen oder ihr ausgeprägter Sinn für Vibrationen, die die Ursache waren, sondern eher ein verborgener thermischer Sinn, der die ganze Zeit im Fell lauerte.

Ausgewähltes Bild: „Labormaus mg 3263“ von [Rama]