包括坑蝰蛇和蟒蛇在內的一些蛇類，以在黑暗中透過感知獵物散發的熱量來捕獵而聞名。但是蛇如何將這種熱量轉化為它們“看到”的熱影像呢？休斯頓大學和羅格斯大學的研究人員提出的模型給出了可能的答案。他們的論文發表在《Matter》雜誌上，也可能有助於開發將熱能轉化為電能的軟人工材料，這對於感測器和能量收集等應用非常有用。
蛇的頰窩器官——一個花瓶狀的凹陷，上面覆蓋著一層薄膜，位於每個鼻孔附近——似乎充當著熱“眼睛”。該器官極其敏感，可以在漆黑的環境中半秒內探測到約40釐米外的動物。生物學家此前已在薄膜神經纖維中發現了用於傳導帶電離子、由溫度變化啟用的通道。科學家們知道這種薄膜會非常迅速地升溫，但仍然不清楚頰窩器官中的熱變化是如何變成傳遞到大腦的電訊號的。
休斯頓大學機械工程師、論文合著者Pradeep Sharma說：“自然界中確實存在將熱能轉化為電能的熱電材料。但它們很稀有，而且是堅硬的晶體；在蛇類中沒有發現過這樣的晶體。我們展示的是，像生物細胞這樣的軟材料在某些特殊情況下也可以充當弱熱電材料。”
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Sharma和他的團隊開發了一個數學模型，以展示靜態電荷如何在可變形且對熱敏感的材料中移動。他們將頰窩膜建模為一種由這種材料製成的薄膜，並且這種薄膜在受熱時會增厚。大多數生物細胞（包括組成真實薄膜的細胞）自然會在其外表面產生微小的電壓。研究人員發現，當薄膜增厚時，其細胞上的電荷應略有移動，從而導致神經細胞可以接收到的電壓變化。
他們用真實世界的值測試了這個理論模型，發現它與真實蛇類探測獵物的速度、獵物必須有多近以及比其環境溫暖多少相符。
耶魯大學神經科學家Elena Gracheva的工作先前揭示了離子通道在蛇類熱感能力中發揮的作用。現在，Gracheva（未參與這項新研究）表示，這項對訊號轉換的開創性研究“為生物學家未來開展實驗工作以驗證該模型奠定了基礎”。
Sharma說：“它也可能帶來新技術：我們可以使用相同的模型來創造具有熱電特性的人工材料，以用於材料科學中令人興奮的應用。”