包括坑蝰蛇和蟒蛇在内的一些蛇类，以在黑暗中通过感知猎物散发的热量来捕猎而闻名。但是蛇如何将这种热量转化为它们“看到”的热图像呢？休斯顿大学和罗格斯大学的研究人员提出的模型给出了可能的答案。他们的论文发表在《Matter》杂志上，也可能有助于开发将热能转化为电能的软人工材料，这对于传感器和能量收集等应用非常有用。
蛇的颊窝器官——一个花瓶状的凹陷，上面覆盖着一层薄膜，位于每个鼻孔附近——似乎充当着热“眼睛”。该器官极其敏感，可以在漆黑的环境中半秒内探测到约40厘米外的动物。生物学家此前已在薄膜神经纤维中发现了用于传导带电离子、由温度变化激活的通道。科学家们知道这种薄膜会非常迅速地升温，但仍然不清楚颊窝器官中的热变化是如何变成传递到大脑的电信号的。
休斯顿大学机械工程师、论文合著者Pradeep Sharma说：“自然界中确实存在将热能转化为电能的热电材料。但它们很稀有，而且是坚硬的晶体；在蛇类中没有发现过这样的晶体。我们展示的是，像生物细胞这样的软材料在某些特殊情况下也可以充当弱热电材料。”
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Sharma和他的团队开发了一个数学模型，以展示静态电荷如何在可变形且对热敏感的材料中移动。他们将颊窝膜建模为一种由这种材料制成的薄膜，并且这种薄膜在受热时会增厚。大多数生物细胞（包括组成真实薄膜的细胞）自然会在其外表面产生微小的电压。研究人员发现，当薄膜增厚时，其细胞上的电荷应略有移动，从而导致神经细胞可以接收到的电压变化。
他们用真实世界的值测试了这个理论模型，发现它与真实蛇类探测猎物的速度、猎物必须有多近以及比其环境温暖多少相符。
耶鲁大学神经科学家Elena Gracheva的工作先前揭示了离子通道在蛇类热感能力中发挥的作用。现在，Gracheva（未参与这项新研究）表示，这项对信号转换的开创性研究“为生物学家未来开展实验工作以验证该模型奠定了基础”。
Sharma说：“它也可能带来新技术：我们可以使用相同的模型来创造具有热电特性的人工材料，以用于材料科学中令人兴奋的应用。”