Receptory tepelného záření u brouků

Krasci (čeleď Buprestidae) rodu Melanophila jsou pověstní tím, že se ve velkém počtu slétávají k lesním požárům. Dokážou při tom překonat vzdálenost i 50 km. Důvod tohoto počínání je zřejmý – larvy těchto brouků se zdárně vyvíjejí pouze v čerstvě ohořelém dřevě. Méně zřejmý byl donedávna způsob, jakým se krasci orientují. Pokusy ukázaly, že při vyhledávání hořících míst nevyužívají ani čichové, ani zvukové podněty.

H. Schmitz, H. Bleckmann a M. Mürtz objevili při studiu elektrofyziologie krasců rodu Melanophila orgány citlivé na tepelné záření. Jde o první nález infračervených receptorů u hmyzu. Orgán je párový, je umístěn na hrudi (obrázek) a na každé straně se skládá z 50 – 100 senzil (malých smyslových orgánů). Ultrastruktura senzorického aparátu je obdobná jako u hmyzích mechanoreceptorů (obrázek). Zdá se, že termoreceptory krasců jsou právě od mechanoreceptorů odvozeny, neboť reagují také na některé druhy mechanického dráždění.

Podráždění senzily infračerveným zářením vede ke škubavým pohybům tykadly brouka. Nejcitlivěji reaguje senzila na teplo o vlnových délkách 2,5 – 4 m, což odpovídá záření, které vzniká při lesních požárech. Intenzita záření přitom může být velmi malá – 0,06 mW/cm².

Sférické tělísko v senzile je tvořeno organickými molekulami s větším množstvím skupin C—H a O—H. Tyto skupiny rezonují právě v pásmu 3 m, a proto mohou absorbovat tepelné záření odpovídajících vlnových délek. Teplo způsobuje během několika milisekund změny objemu sférického tělíska a tím deformuje (roztahuje nebo stahuje) jednotlivé úseky dendritů. Přestože deformace se pohybují řádově v nanometrech, stačí to k podráždění mechanoreceptorů. Obdobný převod infračerveného záření na mechanickou akci jako u krasců je využíván i při velmi citlivé měřicí technice nazývané fotoakustická spektroskopie.

V minulosti byly termoreceptory známy pouze u dvou skupin hadů (obrázek a obrázek), u některých hroznýšovitých a u chřestýšů, kteří je využívají zejména k lovení kořisti za tmy. Tepločivné orgány těchto plazů jsou tzv. pravými termoreceptory, neboť tepelné záření zahřívá tenkou membránu, která je prostoupena výběžky trojklanného nervu (nervus trigeminus). Mechanizmus detekce infračerveného záření u krasců rodu Melanophila je odlišný. Využívá tvarových změn ohřívaných, nebo naopak ochlazovaných těles a vlastní recepce je založena na mechanoreceptorech. (Podle Nature 386, 773, 1997)