Infrared sensing in vampire bats
ویمپائر چمگادڑوں نے ہومیوتھرمک (گرم خون والے) ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں کا شکار کرنے کے لیے اپنی ناک کے پتے پر اورکت حساس رسیپٹرز کا استعمال کرتے ہوئے ایک خصوصی نظام تیار کیا ہے۔ ٹرائیجیمینل اعصابی ریشے جو ان آئی آر حساس رسیپٹرز کو اعصابی بناتے ہیں، ان کے شکار سے خارج ہونے والی اورکت تھرمل تابکاری کا پتہ لگانے میں شامل ہو سکتے ہیں۔ اس سے چمگادڑوں کو اپنے شکار پر خون سے بھرپور علاقوں کا پتہ لگانے میں مدد مل سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، نیورواناٹومیکل اور مالیکیولر ریسرچ نے ویمپائر چمگادڑوں اور آئی آر حساس سانپوں کے درمیان آئی آر سینسنگ میکانزم کی ممکنہ مماثلتوں کا مشورہ دیا ہے۔ ویمپائر چمگادڑوں میں انفراریڈ سینسنگ کو ابھی تک امیج بنانے والا نہیں سمجھا گیا ہے، جیسا کہ یہ آئی آر حساس سانپوں کے لیے تھا۔ اگرچہ ویمپائر چمگادڑوں میں آئی آر سینسنگ پر ادب پتلا ہے، لیکن اس شعبے میں اس بات کی نشاندہی کرنے کے لیے پیش رفت جاری ہے کہ ویمپائر چمگادڑ اورکت تھرمل تابکاری کو کیسے محسوس کر سکتے ہیں اور استعمال کر سکتے ہیں۔ ویمپائر چمگادڑ واحد معلوم ممالیہ جانور ہیں جن کی پوری غذائیت ممالیہ یا پرندوں کے خون پر منحصر ہے۔ خاندان فائیلوسٹومیڈی اور ذیلی خاندان ڈیسموڈونٹینی میں، ویمپائر چمگادڑوں کی تین معروف اقسام ہیں: ڈیسموڈس روٹنڈس (عام ویمپائر چمگادڑ)، ڈائیلا ایکاڈاٹا (بالوں والے پیروں والا ویمپائر چمگادڑ)، اور ڈائیمس ینگ (سفید پروں والا ویمپائر چمگادڑ)۔ ویمپائر چمگادڑوں میں انفراریڈ سینسنگ پر زیادہ تر حوالہ شدہ تحقیق عام ویمپائر چمگادڑ پر کی گئی ہے کیونکہ یہ سب سے زیادہ پائی جانے والی نوع ہے۔ طرز عمل ویمپائر چمگادڑوں کا ان کے قدرتی رہائش گاہوں میں تقریبا 1935 تک مطالعہ نہیں کیا گیا تھا۔ شکار کے دوران، چمگادڑ پہلے ہدف شکار کے گرد چکر لگاتے ہوئے ہوا میں چند منٹ گزارتے ہیں، بالآخر جانور کی پیٹھ یا گردن کی چوٹی پر اور بعض اوقات زمین پر اترتے ہیں۔ اس کے بعد وہ کاٹنے کے لیے مناسب جگہ تلاش کرنے کے لیے آگے بڑھتے ہیں، جس میں سیکنڈ سے منٹ لگ سکتے ہیں، اور عام طور پر گردن یا پہلو پر کھانا کھائیں گے۔ ایک ہی جگہ کو مختلف چمگادڑوں کے ذریعے کئی بار کھلایا جا سکتا ہے۔ کرٹن اور شمٹ (1982) سب سے پہلے یہ تجویز کرنے والے تھے کہ ویمپائر چمگادڑوں میں اورکت ادراک ممکنہ طور پر ہدف شدہ شکار پر زیادہ سے زیادہ خون کے بہاؤ کے علاقوں کا پتہ لگانے میں استعمال ہوتا ہے۔ اگرچہ چوہوں، انسانوں اور کتوں جیسی انواع کے چہرے کے علاقوں میں بھی گرم رسیپٹر پائے جاتے ہیں، لیکن ویمپائر چمگادڑوں پر ان رسیپٹرز کی انتہائی کم درجہ حرارت کی حساسیت اورکت کو محسوس کرنے کے لیے تخصص کا مشورہ دیتی ہے۔ (فزیولوجی پر سیکشن دیکھیں)۔ 1982 میں، کرٹن اور شمٹ نے انفراریڈ تابکاری کا پتہ لگانے کے لیے ویمپائر چمگادڑوں کی صلاحیت کا جائزہ لینے کے لیے طرز عمل کا مطالعہ کیا۔ ان کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ جب کسی گرم اور سرد شے کے درمیان انتخاب دیا جاتا ہے تو ویمپائر چمگادڑوں کو انفراریڈ ایمیٹنگ سگنل یونٹ (ایس یو) کے انتخاب کے لیے تربیت دی جا سکتی ہے۔ تانبے کی پلیٹ کی پشت پناہی کے ساتھ حرارتی عنصر سے بنے دو ایس یو ایک دیوار پر نصب کیے گئے تھے۔ ہر آزمائش کے لیے، ایک ایس یو کو گرم کیا گیا جبکہ دوسرے کو کمرے کے درجہ حرارت پر برقرار رکھا گیا۔ آزمائشوں کے درمیان ایس یو کی حرارت اور گرمی کا تصادفی طور پر تبادلہ کیا گیا۔ اگر چمگادڑوں نے گرم ایس یو کا صحیح انتخاب کیا تو انہیں ہر ایس یو کے نیچے ایک فیڈنگ ٹیوب کے ذریعے کھانا دیا جاتا۔ اس مطالعے میں، گند اور بصری محرکات کو کم سے کم کیا گیا تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ صرف تھرمل اشارے رویے کی تعلیم کو متاثر کرتے ہیں۔ افتتاحی کے پیچھے منسلک مکمل کھانا کھلانے والی ٹیوب کے ذریعے گندھک کے اشارے کو ختم کیا گیا جس سے چمگادڑوں کو ان کے انعامات ملے۔ مدھم روشنی نے دونوں ایس یو کے بصری اشاروں کو کم سے کم کر دیا۔ اناٹومی مرکزی ناک کے پتے اور پیڈ کی ایک نیم سرکلر انگوٹی ویمپائر چمگادڑ کی ناک کی ساخت کی تعمیر کرتی ہے۔ ناک یا پتی کے گڑھے کے نام سے جانے والے تین دباؤ بھی ہوتے ہیں، جو ناک کے پتے اور پیڈ کے درمیان واقع ہوتے ہیں۔ دو پس منظر کے گڑھے، ناک کے پتے کے ہر طرف ایک، ناک کے پتے کی طرف 45 ڈگری کے زاویے پر واقع ہیں۔ اوپری گڑھے کو تھوڑا سا اٹھایا جاتا ہے اور ناک کے پتے کے مقابلے میں اوپر کی طرف اور آگے کی طرف ہدایت کی جاتی ہے۔ گڑھے تقریبا 1 ملی میٹر چوڑے اور 1 ملی میٹر گہرے، بغیر بالوں والے اور بے غدود ہوتے ہیں۔ کم تقسیم شدہ خون کی وریدوں کے ساتھ گھنے مربوط بافت کی ایک پرت ناک کی ساخت کو موصلیت دیتی ہے۔ صرف ساخت کی بنیاد پر، ان گڑھوں کو پہلے آئی آر-رسیپٹرز رکھنے کے لیے تجویز کیا گیا تھا۔ نیورواناٹومی کرٹن اور شمٹ (1982) نے سب سے پہلے تجویز کیا کہ ہر گڑھے کے ڈھانچے کا مقام اور واقفیت اورکت تابکاری کا پتہ لگانے میں دشاتمک معلومات فراہم کرتی ہے۔ ان کے ابتدائی مطالعے سے، ناک کے گڑھے آئی آر-ادراک کے مقاصد کے لیے مثالی معلوم ہوتے تھے۔ بعد میں 1984 میں، کرٹن اور ساتھیوں نے مرکزی ناک کے پتے اور اوپری ہونٹ پر واقع درجہ حرارت کے حساس اورکت تھرمورسیپٹرز کے اعصابی ریشوں سے الیکٹرو فزیولوجیکل ریکارڈنگ کی، لیکن ناک کے گڑھوں میں ایسے ریسیپٹرز نہیں ملے (فزیولوجی دیکھیں)۔ اس نے ان کے پہلے مفروضے کو منسوخ کر دیا اور یہ ثابت کیا کہ اورکت حساس رسیپٹر مرکزی ناک کے پتے پر واقع ہیں۔ شیفر اور ساتھیوں نے ناک کے پتوں پر بھی تھرمورسیپٹرز کے جذبات کو ریکارڈ کرکے اس کی تصدیق کی۔ ویمپائر چمگادڑ کے دماغ کے حصوں کے کلوور-بیررا اور نیسل کے داغ نے ایک منفرد مرکزے کو بے نقاب کیا جو اترتے ہوئے ٹرائیجیمینل ٹریکٹ (ڈی وی) کے پس منظر میں واقع ہے۔ نیوکلئس نیوروپلز اور درمیانے درجے کے خلیوں پر مشتمل ہوتا ہے، جو آئی آر حساس سانپوں میں لیٹرل ڈیسینڈنگ ٹرائیجیمینل سسٹم میں نیوکلئس (ڈی ایل وی) سے بہت ملتا جلتا ہے۔ یہ خاص نیوکلئس ویمپائر چمگادڑوں کی تینوں پرجاتیوں میں پایا جاتا ہے اور کوئی دوسرا چمگادڑ نہیں، لیکن ضروری نہیں کہ انفراریڈ سینسنگ کے ساتھ براہ راست تعلق کی نشاندہی کرے۔ ان سیٹو ہائبرڈائزیشن اسٹڈیز کا استعمال کرتے ہوئے حالیہ مطالعات میں ٹرائیجیمینل گینگلیا (ٹی جی) میں بڑے قطر والے نیوران کا پتہ چلا ہے جو ویمپائر چمگادڑوں کے لیے منفرد ہیں اور آئی آر حساس سانپوں میں پائے جانے والے نیوران سے انتہائی ملتے جلتے ہیں۔ اگرچہ نیوران کی مورفولوجیکل تنظیم آئی آر سینسنگ سانپوں کے نسلوں کے ساتھ متغیر ارتقاء کا مشورہ دیتی ہے، لیکن یہ واضح نہیں ہے کہ ویمپائر چمگادڑوں میں انفراریڈ سینسنگ کے لیے عین مطابق عصبی راستہ کیا ہے۔ فزیولوجی تھرمگرافی، ایک ایسا طریقہ جو کسی شے پر درجہ حرارت کی تقسیم کی تصاویر تیار کرتا ہے، عام ویمپائر چمگادڑ کے چہرے کے ڈھانچے میں درجہ حرارت میں تغیر کی تحقیقات کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔ ناک کی ساخت کا درجہ حرارت چہرے کے باقی حصوں سے 9 ڈگری سیلسیس کم ہوتا ہے۔ ناک کی ساخت کی تھرمل موصلیت اور درجہ حرارت میں برقرار فرق ممکنہ طور پر خود سے خارج ہونے والی تھرمل تابکاری کی مداخلت کو روک سکتا ہے۔ ناک میں واقع گرم ریسیپٹرز پھر اورکت تابکاری کے بیرونی ذرائع کا بہتر طریقے سے پتہ لگا سکتے ہیں۔ ویمپائر چمگادڑ 13 اور 16 سینٹی میٹر کے درمیان فاصلے پر 50 μW/cm2 سے زیادہ طاقت کی کثافت (خارج شدہ توانائی کی پیمائش) کے لیے حساس ہوتے ہیں (1.8x10 −4W/cm2 کی طاقت کی کثافت 50°C سے مطابقت رکھتی ہے)۔ اس کا تعین سب سے پہلے اس درجہ حرارت کی مقدار کی طرف سے کیا گیا تھا جس پر ویمپائر چمگادڑ گرمی کے اخراج اور کمرے کے درجہ حرارت ایس یو کے درمیان رویے کے لحاظ سے فرق نہیں کر سکتے تھے۔ حرارت کا پتہ لگانے کی توانائی کی حد اور محرکات سے فاصلے کے درمیان ایک مثبت لکیری تعلق موجود ہے۔ ریاضیاتی حساب کے ذریعے، 8 سینٹی میٹر کے فاصلے پر، ویمپائر چمگادڑوں کو ایسے انسانوں کا پتہ لگانے کے قابل ہونا چاہیے جو 80 مائیکرو واٹ/سینٹی میٹر 2 کی تابکاری خارج کرتے ہیں۔ درجہ حرارت کی حد کی پیمائش کو پانی سے چلنے والے پیتل کے تھرموڈ کے ساتھ ناک کے پتوں اور اوپری ہونٹ میں تھرمورسیپٹرز کے اعصابی ریشوں کو متحرک کرکے اور 10 سے 40 ڈگری سینٹی گریڈ تک درجہ حرارت میں ہر 5 ڈگری سینٹی گریڈ کی تبدیلی پر جذبات/سیکنڈ کو ریکارڈ کرکے براہ راست ماپا گیا۔ ان ریسیپٹرز میں 28 ڈگری سیلسیس کی حد ہوتی ہے اور 40 ڈگری سیلسیس تک زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کا ردعمل ہوتا ہے، جس کے آگے یا تو کوئی فائرنگ یا بے قاعدہ فائرنگ کا نمونہ نہیں تھا۔ یہ حد ممالیہ جانوروں کی دیگر انواع میں گرم رسیپٹر کے مقابلے میں 8 ڈگری سیلسیس کم ہے، جس سے گرمی کے لیے انتہائی حساسیت ظاہر ہوتی ہے۔ ان ریسیپٹرز کی محرک کے بعد، محرک کی سرگرمی میں عارضی اضافہ ہوتا ہے جو موافقت کی وجہ سے تیزی سے ختم ہو جاتا ہے اور اس طرح عارضی شدت کو مضبوط کرتا ہے۔ انفراریڈ کا پتہ لگانے کا مالیکیولر میکانزم ٹی آر پی (ٹرانزینٹ ریسیپٹر پوٹینشل) چینلز کا ایک خاندان، جس میں ٹی آر پی وی 1 (ٹرانزینٹ ریسیپٹر پوٹینشل وینیلوئڈ) اور ٹی آر پی اے 1 (ٹرانزینٹ ریسیپٹر پوٹینشل کیشن چینل اے 1) شامل ہیں، تھرمل اور درد کا پتہ لگانے میں اہم ہے۔ ٹی آر پی وی 1 چینلز کیپسائسن (ایک کیمیکل جو مرچ سے نکالا جا سکتا ہے)، مضر درجہ حرارت کی حدود (> 43 ڈگری سیلسیس)، جھلی سے ماخوذ لپڈز، کم پی ایچ، اور وولٹیج کی تبدیلیوں کے ذریعے چالو ہوتے ہیں۔ کیپسائسن کے ذریعے ٹی آر پی وی 1 کو چالو کرنے کے نتیجے میں کیلشیم اور سوڈیم کی آمد ہوتی ہے، اور فعال طور پر دردناک تھرمل محرکات کا پتہ لگانے کی اجازت دیتا ہے۔ ٹی آر پی وی 1 43 ڈگری سیلسیس سے زیادہ درجہ حرارت کے جواب میں سالماتی تھرمامیٹر کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے۔ نتیجہ ایک اندرونی کیلشیم اور سوڈیم کرنٹ ہے جو کیپسیسن سے پیدا ہونے والے کرنٹس سے ملتا جلتا ہے۔ ٹی آر پی وی 1 چینلز میں وولٹیج حساس خصوصیات بھی ہو سکتی ہیں جو اس کی فعالیت کے لیے ذمہ دار ہیں۔ فاسفوریلیشن اور تغیرات، خاص طور پر سی-ٹرمینس (بنیادی امینو ایسڈ کی ترتیب کے کاربوکسلک ایسڈ کے سرے) پر، حرارت کی سرگرمی کے حد درجہ حرارت کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ ٹی آر پی وی 1 چینلز کو ہیٹ ایکٹیویٹ کرنے کے پیچھے مخصوص طریقہ کار کو ابھی سمجھنا باقی ہے۔ ٹی آر پی وی 1-ایس ٹی آر پی وی 1-ایس (ٹی آر پی وی 1 شارٹ) کیپسیسن ریسیپٹر ٹی آر پی وی 1 کی ایک آئسوفارم ہے اور عام ویمپائر چمگادڑوں کے ٹرائیجیمینل گینگلیا میں ٹی آر پی وی 1 ٹرانسکرپٹ کے 35-46% پر مشتمل ہے۔ ان رسیپٹر چینلز کے تکمیلی ڈی این اے کی گہری ترتیب سے پتہ چلتا ہے کہ یہ قریب سے متعلق پھلوں کے چمگادڑوں کیرولیا بریویکاڈا (<6 ٪ ٹی آر پی وی 1-ایس) اور دیگر پھلوں، شہد، یا کیڑوں کو کھانا کھلانے والے چمگادڑوں (یوروڈرما بلوبیٹم، اسٹرنیرا للیئم، اور انورا کلٹراٹا) (<1 ٪ ٹی آر پی وی 1-ایس) کے لیے درست نہیں ہے۔ گڑھے والے سانپوں میں ٹی آر پی اے 1 چینل، جیسے ویسٹرن ڈائمنڈ بیک ریٹل سنیک (کروٹلس ایٹروکس)، اورکت تھرمل تابکاری کے لیے بھی حساس ہیں۔ ٹی آر پی اے 1 نقل زیادہ تر آئی آر حساس سانپ کی لکیروں کے ٹی جی میں پائے جاتے ہیں جیسا کہ چمگادڑوں کے لیے تھا۔ ٹی آر پی وی 1-ایس آئسوفارم پوسٹ ٹرانسکرپشنل ریگولیشن کے دوران متبادل اسپلیسنگ کے نتیجے میں ہوتا ہے، جو کہ 23 بیس جوڑی کی ترتیب، ایکسون 14 اے کے داخل ہونے کی وجہ سے ٹی آر پی وی 1 سی-ٹرمینس کا ایک تغیر ہے، جس میں اسٹاپ کوڈن ہوتا ہے۔ داخل کردہ ترتیب کو جی ٹی/اے جی ڈونر-ایکسیپٹر سائٹس کے ساتھ نشان زد دو انٹرن سے بھرا ہوا ہے جو یو 2 پر منحصر اسپلیسنگ کے لیے ضروری ہیں۔ نتیجتا، ایکسون 14 اے کو شامل کرنے یا بائی پاس کرنے کے نتیجے میں بالترتیب مختصر یا طویل آئسوفارم ہوتے ہیں۔ یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ ایکسون 14 اے حصے کی موثر تقسیم ویمپائر چمگادڑوں میں ٹی جی کے خصوصی ماحول کی ضرورت ہے۔ طویل آئسوفارم (حد ~ 40 ڈگری سیلسیس) کے مقابلے میں، ٹی آر پی وی 1-ایس کے لیے چینل ایکٹیویشن کی درجہ حرارت کی حد بہت کم ہے۔ ایچ ای کے 293 خلیوں میں ظاہر ہونے والے ٹی آر پی وی 1-ایس چینلز اور زینوپس اووسائٹس (عام طور پر بعض جینوں کے اظہار میں ہیرا پھیری کے لیے استعمال ہونے والے خلیات) کی حد 30 ڈگری سیلسیس ہوتی ہے۔ یہ ویمپائر چمگادڑوں (28 ڈگری سیلسیس) میں آئی آر حساس رسیپٹرز کے درجہ حرارت کی حد سے متعلق ان وٹرو مطالعات کے ساتھ انتہائی مطابقت رکھتا ہے۔ ٹی جی میں ٹی آر پی وی 1-ایس چینلز کو چالو کرنے سے پھر ویمپائر چمگادڑوں میں انفراریڈ سینسنگ کیسے کام کر سکتی ہے اس کے لیے اسی طرح کا طریقہ کار (جیسا کہ آئی آر سینسنگ سانپوں میں دیکھا جاتا ہے) تجویز کیا جا سکتا ہے۔ ٹرائیجیمینل اعصاب جو ناک کے پتے پر خصوصی درجہ حرارت کے حساس ریسیپٹرز کو متحرک کرتے ہیں وہ اورکت تھرمل تابکاری کے جواب میں ٹی جی میں ٹی آر پی وی 1-ایس چینلز کو چالو کر سکتے ہیں۔ ویمپائر بیٹ نیوروتھولوجی انفراریڈ سینسنگ ان سانپ حوالہ جات مزید پڑھنے بلک، تھیوڈور ایچ اور ریمنڈ بی کوولس بھی دیکھیں۔ "ایک اورکت رسیپٹر کی فزیولوجی: پٹ وائپرز کا چہرے کا گڑھے۔" سائنس 115 (1952)، 541-543۔ شٹ، بل۔ تاریک ضیافت: خون اور خون پینے والی مخلوقات کی متجسس زندگیاں۔ نیویارک: تھری ریورز پریس، 2008۔ فائیلوسٹومیڈی ویمپائر چمگادڑ