研究:蛇的分叉舌頭為其帶來「立體聲」嗅覺

據媒體報導,一億八千萬年前,當恐龍在古南美洲潮濕的蘇鐵森林中步履蹣跚時,原始的蜥蜴在它們腳下匆匆而過卻沒有引起注意。也許是為了避免被它們巨大的同族動物踐踏,這些早期的蜥蜴中的一些在地下尋找避難所。

在那里,它們進化出細長的身體和退化的四肢,以此來適應地表下狹窄的角落和縫隙。沒有了光線,它們的視覺消失,但取而代之的是一種特別敏銳的嗅覺。

正是在這一時期,這些原始蛇進化出了它們最具標志性的特徵之一–長長的、輕彈的分叉舌頭。這些爬行動物最終回到了水面,但直到恐龍滅絕幾百萬年後它們才演變成各種各樣的現代蛇。

古老的謎題

蛇的舌頭非常奇特,幾個世紀以來一直吸引著博物學家。亞里士多德認為,分叉的舌尖為蛇提供了味覺上的「雙重樂趣」–幾個世紀後,法國博物學家Bernard Germain de Lacépède也提出了類似的觀點,他認為這分叉的舌尖可以更接近即將成為小吃的「美味身體」。

17世紀的天文學家和博物學家Giovanni Battista Hodierna則認為,蛇用舌頭「從它們的鼻子里挖出泥土……因為它們總是匍匐在地上。」另一些人則認為,蛇的舌頭以驚人的靈活捕捉蒼蠅或收集空氣以獲取食物。

一個最持久的信念是箭一般的舌頭是毒刺,這一誤解因莎士比亞多次提到「咬人」的毒蛇和蝰蛇而得以延續,「它們的雙舌可能會致命地觸碰你的……敵人。」

根據法國博物學家和早期進化論Jean-Baptiste Lamarck的說法,蛇有限的視力迫使它們使用分叉的舌頭同時去感覺幾個物體。Lamarck認為舌頭是一種觸摸器官,這是19世紀末流行的科學觀點。

用舌頭聞味道

關於蛇舌真正意義的線索在20世紀初開始出現,當時科學家們將注意力轉向位於蛇齶上方、鼻子下方的兩個球狀器官。被稱為雅克布遜器官或犁鼻的器官,每一個都通過上顎上的一個小洞通向口腔。犁鼻器官存在於包括哺乳動物在內的多種陸地動物中,但大多數靈長類動物中沒有,所以人類不會感受到它們提供的任何感覺。

研究:蛇的分叉舌頭為其帶來「立體聲」嗅覺

科學家們發現犁鼻器實際上是鼻子的一個分支,上面排列著類似的感覺細胞,這些感覺細胞會把脈沖發送到和鼻子一樣的大腦區域。他們還發現舌尖攜帶的微小顆粒最終會進入犁鼻器。這些突破讓人們意識到,蛇用舌頭收集並運輸分子到犁鼻器官–不是在品嘗它們,而是嗅它們。

研究:蛇的分叉舌頭為其帶來「立體聲」嗅覺

攝於1994年的一組照片證明,在蛇在地面上採集化學物質樣本時,當接觸地面時它們的舌尖會分開很遠。這一動作使他們能同時從兩個相距較遠的點取樣氣味分子。

每個尖端會分別傳遞給自己的犁鼻器官,這樣蛇的大腦就能立即評估出哪一邊的氣味更強烈。蛇有兩個舌尖的原因和人們有兩個耳朵的原因是一樣的,這一技能在追蹤潛在獵物或配偶留下的氣味痕跡時非常有用。

蛇的表親–叉舌蜥蜴也做著類似的事情。不過蛇走得更遠。

氣味漩渦

跟蜥蜴不同的是,當蛇收集空氣中的氣味分子來聞的時候,它們會快速地上下擺動它們的分叉舌頭。為了想像這是如何影響空氣運動的,研究人員使用雷射聚焦成薄片以此來照亮懸浮在空氣中的微小粒子。

研究人員發現,閃爍的蛇舌會產生兩對小的、旋轉的空氣團或叫漩渦,它們就像小風扇一樣,把氣味從每一邊吸進來,然後直接噴射到每個舌尖的路徑上。

研究:蛇的分叉舌頭為其帶來「立體聲」嗅覺

由於空氣中的氣味分子很少,所以研究人員們認為蛇獨特的抖舌方式可以集中氣味分子並加快它們聚集到舌尖上的速度。初步數據還表明,兩側的氣流仍足夠獨立,這使得蛇能從地面氣味中獲得同樣的「立體聲」氣味。

來源:cnBeta