Как птицы ориентируются во время перелетов? Ученые предлагают ответ
Немецкие ученые нашли неожиданный ответ на одну из крупнейших загадок биологии — как именно птицы и другие животные ощущают магнитное поле Земли, что позволяет им безошибочно ориентироваться во время перелетов на тысячи километров. Они предполагают, что в качестве внутреннего компаса выступают богатые железом иммунные клетки печени.
Многие виды птиц способны без ошибок преодолевать тысячи километров во время сезонных миграций или возвращаться домой после продолжительных полетов. Десятилетия экспериментов показывали, что для этого они используют не только Солнце, звезды, приметы местности и даже запахи, но и магнитное поле Земли. Однако механизм такой навигации оставался одной из самых сложных загадок биологии.
На протяжении десятилетий ученые высказывали разные гипотезы относительно того, где именно находится «магнитный компас» птиц. В качестве возможных кандидатов назывались клетки в глазах, внутреннем ухе и клюве. Однако убедительных доказательств в пользу какой-либо из этих версий не было.
Макрофаги печени
Как пишет Financial Times, группа исследователей из Боннского университета и Института поведения животных имени Макса Планка в Германии предложила новое объяснение.
В своем исследовании они обратили внимание на макрофаги — клетки иммунной системы, которые находятся в печени. Их основная функция — переработка старых эритроцитов. При этом в клетках накапливается железо, что делает их особенно чувствительными к изменениям магнитного поля.
Сначала исследователи просканировали организмы голубей, чтобы выявить органы с наиболее выраженным магнитным откликом, и именно печень продемонстрировала наиболее сильный магнитный отклик. Дальнейший анализ показал, что главную роль играют макрофаги, содержащие белок ферритин. Этот белок богат железом и может вести себя как своеобразный наномагнит.
Чтобы проверить свои выводы, исследователи поставили эксперимент с почтовыми голубями. Части птиц ввели препарат клодронат, который временно лишает печень макрофагов. После этого ученые отслеживали маршруты полетов.
Выяснилось, что в пасмурную погоду голуби после такой процедуры теряли ориентацию и хаотично летали. Однако в ясные дни они по-прежнему успешно находили дорогу, используя Солнце как навигационный ориентир.
Дополнительные исследования с помощью электронной микроскопии показали, что рядом с макрофагами в печени проходят нервные волокна. Это может объяснять, каким образом информация о магнитном поле передается в мозг.
Авторы работы считают, что получили первые прямые доказательства существования механизма, с помощью которого организм может воспринимать магнитное поле Земли и использовать эту информацию для навигации.
Криптохром в сетчатке
Вместе с тем, как отмечает Financial Times, вопрос о том, как птицы воспринимают магнитное поле Земли, пока не получил окончательного ответа. Другие исследователи продолжают изучать альтернативные механизмы магнитной навигации. Так, группа ученых из Оксфордского университета исследует гипотезу, согласно которой ключевую роль в этом процессе могут играть квантовые процессы в глазах птиц.
Эта версия связана с белком криптохромом, который находится в сетчатке глаза. Под воздействием света он способствует образованию свободных радикалов — кратковременных молекул с неспаренными электронами. Их реакции зависят от силы и направления магнитного поля, а сигналы от этих процессов могут восприниматься нервными клетками сетчатки. Согласно этой гипотезе, птицы в определенном смысле могут «видеть» магнитное поле.
Ученые, не участвовавшие в немецком исследовании, отмечают, что обе гипотезы не обязательно исключают друг друга. Возможно, птицы используют несколько разных механизмов одновременно: один помогает ориентироваться во время дальних перелетов, а другой — находить точное место назначения на последнем этапе путешествия.
Комментарии