I piccoli mammiferi sembrano avere un senso segreto dell’infrarosso

Se l’hai già guardato predatoreHo notato il vantaggio tattico che ha dato al guerriero alieno grazie alla sua visione del calore. Infatti, nonostante il potente camuffamento, Dutch e la sua squadra finirono in grossi guai.

Tuttavia, in realtà, sembra che le prede possano essere quelle con la capacità di percepire nello spettro infrarosso. La ricerca ha ora rivelato che questa capacità unica potrebbe essere tutta creata dall’uomo. Ai peli sul dorso di alcuni dei più piccoli mammiferi.

Non con i miei capelli l’uno dietro l’altro

I piccoli mammiferi, come toporagni e roditori, hanno una pelliccia che unisce più tipi di pelo in uno spesso strato protettivo. La pelliccia dovrebbe mantenere l’animale relativamente caldo e asciutto e proteggerlo dagli elementi naturali. E se potesse anche proteggere dai predatori? Tra questa pelliccia si trovano speciali “peli di guardia”, che ora i ricercatori ritengono funzionino come precisi sensori a infrarossi.

I peli di guardia costituiscono tra l’1% e il 3% della pelliccia. I peli solitamente sporgono dritti e si distinguono in una certa misura dal resto della pelliccia. I peli di guardia tendono anche a mostrare uno schema di striature piuttosto caratteristico non visto in altri tipi di peli dei mammiferi.

Per anni, i motivi a strisce periodiche osservati nei peli protettivi dei piccoli mammiferi hanno lasciato perplessi gli scienziati. Questi filamenti mostrano bande interne distanziate ad intervalli da 6 a 12 μm. Se di recente hai osservato uno spettrografo elettromagnetico, potresti renderti conto che corrisponde strettamente alle lunghezze d’onda dell’infrarosso. Ciò suggerisce una funzione non riconosciuta: forse la capacità di percepire la luce infrarossa. Infatti, queste lunghezze d’onda coprono la stessa parte dello spettro infrarosso utilizzato dai razzi termici e dalle termocamere.

Questa caratteristica aveva evidenti vantaggi in termini di sopravvivenza per gli animali notturni e gli animali altamente predatori. Potrebbe dare a una piccola creatura la capacità di rilevare fonti di calore caldo – come i predatori – che si avvicinano da dietro. Non è necessario posizionare gli occhi dietro la testa, né guardare per sempre ciò che è sopra le spalle. Se i tuoi sensi termici rilevano qualcosa di caldo che si avvicina da dietro, potrebbe essere utile fare un affondo.

I ricercatori hanno concentrato la loro ricerca sui peli di guardia su tre tipologie: Miotomo, TÈ un topo domestico Anchino agile, Un marsupiale simile a un topo Sorex araneos, il toporagno comune. Nonostante le numerose differenze tra le specie, i peli di guardia condividono alcune somiglianze. I loro risultati hanno mostrato che, nonostante le differenze evolutive che abbracciano milioni e milioni di anni, queste specie condividono strutture microscopiche dei capelli molto simili che sembrano essere sintonizzate su lunghezze d’onda comprese tra 8 e 12 micrometri, ideali per l’imaging termico.

Se prendiamo come esempio il topo domestico, i baffi hanno una struttura ben sviluppata. Si ritiene che le sezioni più larghe dei peli di guardia, chiamate “scudo”, agiscano come assorbitori di infrarossi. Contengono due tubi collegati da una membrana, con cavità d’aria distanziate ad intervalli periodici di circa 10 μm. Verso la base dell’area dello scudo, i capelli si restringono e, invece di cavità d’aria, i capelli presentano bande scure distinte a intervalli simili. Si ritiene che le sezioni strette aiutino a concentrare l’energia infrarossa assorbita alla base dei capelli. Questa è seguita da una sezione “nuvola” relativamente variabile, con emisferi scuri disposti attorno all’asse dei capelli. Si ritiene che agisca come un “filtro spettrale” che irradia lunghezze d’onda al di fuori della gamma di 8-12 micrometri. I calcoli mostrano che il filtro nuvola significa che l’energia infrarossa in questo intervallo di lunghezze d’onda critiche costituisce il 72% del “segnale” che raggiunge la base dei capelli, invece del solo 33% altrimenti. L’ultima sezione della colonna presenta bande più fini, distanti solo 6 µm.

Si pensa che i filamenti funzionino in modo simile alle antenne a infrarossi, con i loro rigidi allineamenti rettilinei e le linee periodiche che agiscono come rilevatori termici. Le linee stesse sembrano essere costituite da un materiale biologico trasparente agli infrarossi con diversi indici di rifrazione. I ricercatori paragonano questo a un’invenzione artificiale chiamata Fiber Bragg Grid, o FBG. Questo dispositivo utilizza la variazione periodica dell’indice di rifrazione di una fibra ottica per creare un filtro per una lunghezza d’onda specifica. I peli protettivi potrebbero utilizzare una versione biologica dello stesso meccanismo per filtrare la lunghezza d’onda infrarossa di interesse.

Allo stesso tempo, l’animale deve captare il segnale da una sorta di cellula sensore alla base del pelo. In effetti, i ricercatori hanno scoperto che il topo domestico ha in realtà cellule di Merkel situate unicamente alla base dei peli di guardia, disposte attorno al tronco del topo. Si ritiene che queste cellule possano essere responsabili della sensazione a infrarossi, poiché i peli stessi agiscono come antenne per focalizzare su di essi l’energia infrarossa.

I ricercatori hanno inoltre approfondito lo studio se anche i predatori si fossero adattati a questo. In particolare, hanno scoperto che i serpenti a sangue freddo erano quasi invisibili nella gamma degli infrarossi termici. Allo stesso modo, i gatti hanno emissioni di calore frontale relativamente basse. Pertanto, entrambi hanno un vantaggio nella caccia contro i mammiferi con un meccanismo di difesa a rilevamento termico. In effetti, queste creature sono particolarmente abili nella caccia ai topi e ad altri piccoli mammiferi, come potresti aspettarti!

La ricerca è ancora in una fase iniziale. C’è ancora molto lavoro da fare per confermare il vero scopo di questi peli di guardia. Indipendentemente da ciò, le loro complesse microstrutture forniscono prove convincenti del fatto che effettivamente funzionano come antenne per catturare la radiazione infrarossa per scopi sensoriali.

La scoperta di questi sensori infrarossi naturali non è solo una curiosità biologica. Potrebbe anche essere utile nel campo della fotonica. La capacità dei filamenti sentinella di agire come minuscole antenne a infrarossi può servire da ispirazione per nuovi dispositivi ottici o per miglioramenti alle tecnologie esistenti.

Inoltre, questa ricerca potrebbe avere un impatto sulla biologia evolutiva, fornendo nuove informazioni sulle antiche origini dei peli dei mammiferi e dei marsupiali. La resilienza dei peli di guardia nel corso di milioni di anni suggerisce che abbiano svolto un ruolo cruciale nella sopravvivenza dei primi mammiferi, forse risalenti al Terziario.

Tuttavia, alcuni piccoli mammiferi sono sempre riusciti a sfuggire ai predatori che si avvicinano di soppiatto alle loro spalle. Ora potremmo avere intuizioni segrete su questo piccolo trucco. Forse la causa non erano i loro occhi o il loro acuto senso di vibrazione, ma piuttosto un senso termico nascosto che era sempre stato in agguato nella pelliccia.

Immagine in primo piano: “Topo da laboratorio mg 3263” di [Rama]