新たな研究によると、犬の驚くべき鼻は私たちが考えていた以上に優れており、遠くから微弱な赤外線を検知する能力があることがわかった。
本日 Scientific Reports に発表された新しい研究によると、犬の鼻の冷たく湿ったむき出しの先端である鼻腔は、微弱な熱放射を感知することができる。そのため、犬の鼻は、匂いを嗅ぎ分けるだけでなく、熱放射センサーとしても効果的に機能する。伝導（表面同士の直接接触）や対流（空気などの媒体を介した熱の移動）による熱感知ではなく、鼻は温かい物体または物体が光子を介して放出する微弱な赤外線を直接感知できる可能性がある。この能力は、肉食動物が温血の獲物を見つけるのに役立つと考えられる。この能力は、スウェーデンのルンド大学とハンガリーのエトヴェシュ・ロラーンド大学の共同チームによって発見された。彼らは犬、あるいは実際のところあらゆる肉食哺乳類でこの能力を報告した最初のチームである。
モグラやアライグマなどの他の哺乳類にも触覚感覚のための嗅球器官（rhinarium）があります。しかし、イヌのように冷感嗅球器官を持つ哺乳類では、このタイプの感覚が低下しているため、科学者たちはイヌの嗅球器官が触覚以外の感覚に使われているのではないかと疑っています。
とはいえ、動物界には例外があります。それは、クロタリンヘビとも呼ばれるマムシです。この爬虫類は、両目と鼻孔の間に敏感なピット器官を持っており、低温時に最も効果的に機能するため、獲物を驚くほど正確に攻撃することができます。
ルンド大学のアンナ・バリント氏が率いる研究者たちは、マムシにヒントを得て、大型哺乳類を狩るオオカミやその他の肉食動物も、温かい獲物から発せられる微弱な赤外線信号を探知する能力を持っているのではないかと考えた。
遠隔で熱を感知できる能力は、大したことではないように思えるかもしれません。人間は熱いストーブの上に手をかざすだけで、間違いなく熱を感知できます。バリント氏によると、この違いは熱伝達のメカニズムの違いに関係しており、熱伝達には少なくとも熱伝導、熱対流、熱放射という3つの基本的なタイプがあります。
伝導では、熱は2つの物体の直接接触によって伝わりますが、対流では、熱は流体や気体などの媒体を介して伝わります。放射では、熱は光子を介して電磁放射として伝わり、真空中でも伝わる可能性があると、バリント氏はGizmodoへのメールで述べています。
「人間も犬も皮膚に温度受容器を持っており、あらゆる熱伝達手段によって熱を感じることができます」とバリント氏は記しています。「例えば、熱放射を通して太陽の暖かさを皮膚で感じることができます」。「ここでの違いは、これは非常に低強度の熱放射、つまり微弱な熱放射だということです。なぜなら、それを放射する哺乳類の体の温度は、例えば太陽のようにそれほど高くないからです」。つまり、動物は「それを感知するために非常に敏感なセンサー」を持たなければならないということです、と彼女はギズモードに語りました。
バリント氏と同僚たちは、この感覚がイヌでどのように機能するのかはまだわかっていないが、クロタリアスヘビなどの非常に熱に敏感な動物では、「熱放射の受容機構は他のタイプの温度受容機構と質的に異なるわけではなく、単にはるかに敏感なだけだ」ということがわかっている、と彼女は述べた。
肉食動物が鼻腔を使って微弱な熱放射を感知するかもしれないという仮説を検証するため、研究者らは、現代のオオカミと進化上共通の祖先を持つイヌで2セットのテストを実施した。
ルンド大学で行われた最初の実験では、物体から発せられる熱を感知するように訓練された3匹の犬が使用されました。この物体は幅102ミリメートル（4インチ）で、毛皮で覆われた哺乳類の体温を模倣し、周囲温度より約11～13℃高く設定されていました。対照実験として、もう1つの物体は周囲温度と同じ中性温度に設定されていました。
実験中、これらの物体は両方とも犬から約1.6メートル（5.2フィート）離れた場所に置かれました。研究者たちは、この距離を適切な狩猟距離と表現しています。犬たちは、この距離から温かい方の物体を感知する必要がありました。重要なのは、これらの物体は視覚的に区別できないことです。両方とも同じ黒い電気テープで覆われており、ハンドラー自身もどちらの物体が正しいのかを知りませんでした（そのため、無意識であっても犬に影響を与えることができませんでした）。
研究によると、「3匹の犬はすべて、二重盲検実験で弱い熱放射の刺激を感知することができた」という。
エトヴェシュ・ロラーンド大学で行われた試験の第2段階では、13匹の犬をfMRIスキャナーに入れました。犬たちは、温かい物体と常温の物体という、似たような物体にさらされながら脳をスキャンしました。温かい物体にさらされると、脳の左側の体性感覚野が活性化し、より温かい熱刺激に対する神経反応が亢進していることが示されました。
「周囲温度の物体よりも温かい物体に対してより反応しやすい皮質の領域があることを実証することは、行動の結果を補完し、さらに裏付けるものとなる」とバリント氏は述べた。
これらの証拠を総合すると、イヌ、そしておそらくオオカミなどの冷鼻腔を持つ他の肉食動物も、遠くから微弱な熱放射を感知することができ、この情報が狩猟に役立つ可能性があることが示唆されます。コウモリは同様の能力を持つ唯一の哺乳類であり、コウモリはこの能力を使って血液が豊富な皮膚領域を見つけます。
研究者らによると、犬の解剖学的構造上、目など他の部位ではこのような能力を発揮できないと考えられていたため、この能力を担っているのはおそらく鼻腔であると考えられた。
「犬の顔には、熱放射を受ける可能性のある皮膚の部分が2つしかありません。それは目と鼻腔です」と、この研究の共著者でルンド大学の研究者であるロナルド・クローガー氏はギズモードへのメールで述べています。「目は、敏感な組織が厚い組織層に隠れているため、赤外線の受信には適していません。」
重要なのは、研究者たちはこの新たに発見された能力が実際に犬の獲物発見に役立つかどうかを検証する実験を行っていないことです。犬は1.6メートルの距離にある温かい物体を検知できましたが、これは比較的近い距離のように思えます。この能力が実際の狩猟のシナリオでどのように役立つのかは、未だに解明されていません。
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同時に、今回の研究では、この能力の根拠となる細胞的または分子的なメカニズムは特定されておらず、イヌが敏感な波長を正確に測定することもできなかった。とはいえ、クローガー氏は、鼻腔内の特殊な細胞が赤外線光子、おそらく7マイクロメートル未満の波長に敏感であると考えている。
「温度受容の正確なメカニズムはまだ解明されていません」とバリント氏はギズモードに語った。「イヌの鼻腔の構造は、クロタリア科のヘビの赤外線感受性ピット器官など、既知の赤外線感受性器官とは異なります。そのため、その根底にある細胞分子メカニズムが異なる可能性があります。」
今後の研究は、これらのギャップに焦点を当て、他の哺乳類も考慮する必要がある。バリント氏は、今後、チームは感覚の限界と閾値を特定し、そのプロセスの分子レベルでの詳細を調査し、他の種の能力を検証したいと述べた。
犬が微弱な熱放射を感知する可能性があるというのは、実に興味深い発見であり、さらなる研究に値する。次にあなたの犬が、不快なほど冷たく湿った鼻であなたを突いた時、そこに働く物理的な作用をより深く理解できるかもしれない。
