Круглые черви, дрозофилы, бабочки, рыбы, голуби, летучие мыши используют для навигации магнитное поле Земли. Человек лишен таких способностей и без специальных приборов сбивается с пути. О том, как работает природный биокомпас, — в материале РИА Новости.
Отросток-биокомпас в мозге червя-нематодыУ круглого червя Caenorhabditis elegans, занимающего самую низкую ступеньку в животном царстве, в мозге, на конце AFD-нейрона, есть небольшой отросток, похожий на микроскопическую телевизионную антенну. Это биокомпас, при помощи которого червь ориентируется в почве.
Благодаря биокомпасу червь в поисках пищи движется вниз. В эксперименте ученых Техасского университета (США) черви теряли ориентацию и перемещались хаотично, если вокруг них искажалось магнитное поле. Дальнейшие опыты показали, что траектория также зависит от того, в какой части света черви родились и выросли. Так, "коренные техасцы" двигались параллельно поверхности земли, а гавайские, английские и австралийские черви — под углом, который соответствовал искажению силовых линий магнитного поля, характерного для их родных мест.
Благодаря особым клеткам в носовой области радужная форель всегда возвращается в места, где появилась на светУ рыб биокомпас, реагирующий на магнитное поле Земли, находится в носу. Ученые из университета Людвига Максимилиана (Германия) смогли выделить клетки из носа радужной форели (Oncorhynchus mykiss), которые содержали частицы магнетита — минерала, играющего важную роль в способности некоторых живых организмов определять направление движения. По оценкам исследователей, в носовой области каждой особи находится от десяти до ста таких клеток, что позволяет рыбам определять не только направление на север, но и ориентироваться по широте и долготе.
Как полагают ученые, именно благодаря сверхчувствительному носу форель путешествует из рек в море на триста километров, а спустя несколько лет снова возвращается туда, где появилась на свет.
Дрозофила чувствует магнитное поле Земли благодаря белковому комплексу MagRСвой биокомпас есть и у плодовых мушек — это структура из двух белков, образующихся на поверхности клеточных мембран. Криптохром (Cry) позволяет клеткам воспринимать синий и ультрафиолетовый свет. Основная функция второго белка (CG8198) — регуляция биоритмов в организме, но в комплексе с криптохромом он образует своего рода наноиглу. Ее центральный стержень — из CG8198, а оболочка — из Cry.
Такая игла, подобно стрелке компаса, выравнивается даже по слабому магнитному полю. В ходе исследования китайским ученым пришлось заменить металлические инструменты пластиковыми, поскольку изучаемые белковые структуры были сильно намагничены и прилипали к металлу.
Открытый белковый комплекс назвали MagR (магнитный рецептор). Как именно он действует, пока неясно, однако ученые предположили, что белки, посылая сигналы в нервную систему, помогают дрозофиле понять, где находится север.
Не все ученые согласны, что белок Cry 1а служит птицам для навигацииМагнитный рецептор есть у бабочек-монархов и некоторых птиц, в частности голубей. У пернатых разновидность криптохрома — Cry 1а находится в клетках сетчатки глаза, чувствительных к синим и ультрафиолетовым лучам, и на магнитное поле он реагирует только после световой активации. Но даже это не до конца объясняет, как функционирует птичья навигационная система. Ведь при ориентации в пространстве пернатые используют сразу две "карты бионавигации" — запаховую и магнитную.
Благодаря магнитной птицы различают направления на север и юг, вычисляют долготу, измеряют деклинацию (разницу между магнитным и географическим севером) магнитного поля Земли, это помогает им сориентироваться и исправить маршрут.
Ученые полагают, что большую часть пути пернатые преодолевают, полагаясь на магнитное поле, а на финише более важную роль играют запахи. Голуби, которым затыкали ноздри, перерезали обонятельный нерв, уничтожали ольфакторный эпителий, промывая клюв водным раствором сульфата цинка, тратили больше времени на возвращение к своей голубятне, чем обычные птицы.
В 2016 году ученые из Института Макса Планка по изучению мозга (Германия) обнаружили навигационный белок Cry или его разновидность Cry 1а в клетках девяноста видов млекопитающих. А, скажем, у грызунов и летучих мышей, которые явно реагируют на магнитные поля, этого белка не оказалось.
Некоторые виды летучих мышей — в частности, большая ночница (Myotis myotis) — не просто корректируют полет по магнитному полю Земли, но и ежедневно сверяют свой биокомпас по солнцу — точнее, по поляризованному свету, который ярче всего на закате.
Это подтвердили опыты немецких и болгарских ученых. Летучих мышей помещали в измененное магнитное поле (сдвинутое на 90 градусов к востоку) во время заката. Часть животных находилась в контейнерах и не могла видеть лучи заходящего солнца. В результате, когда их выпустили, они отклонились от курса как раз на угол наклона лучей в коробках и сбились с пути. Мыши, которые могли сверить свои ощущения с солнцем, таких трудностей не испытывали и благополучно вернулись в родную пещеру.
У человека нет ни отростка в мозгу, ни клеток с магнетитом, ни навигационных белков в клетках. Он сбивается с пути без специальных приборов, если на маршруте следования нет высоких ориентиров. Это часто случается в лесу.
Американские инженеры Ливиу Бабиц и Скотт Коэн предлагают исправить это недоразумение с помощью имплантата, выполняющего роль биокомпаса — как у животных. Силиконовое устройство размером со спичечный коробок вибрирует каждый раз, когда человек поворачивается на север. Изобретатели вживили биокомпас себе под кожу.
Исочник: РИА Новости
Большой коллектив ученых из Китая обнаружил у плодовых мушек крошечные сенсоры магнитных полей, состоящие из особых белков. Они позволяют насекомым видам ориентироваться по сторонам света. Белковые сенсоры геомагнитного поля могут быть у бабочек, крыс, китов и даже человека, пишет The Guardian со ссылкой на оригинальное исследование, опубликованное в Nature Materials.
Научное сообщество некогда отвергло гипотезу о том, что животные могут чувствовать магнитное поле Земли и по нему ориентироваться. Теперь же эта гипотеза хорошо доказана для некоторых видов животных. Было непонятно только, как именно эта способность возникает. В новом исследовании ученых под руководством профессора Цань Се (Can Xie) из Пекинского университета завеса тайны над этим явлением приоткрылась. Они провели скрининг генома плодовой мушки дрозофилы и обнаружили, что в клетках этих насекомых белок MagR вместе с криптохромными белками Cry образует своего рода стерженьки, которые выстраиваются вдоль линий магнитного поля Земли. В принципе, эти белковые кластеры чувствительны к направлению магнитных линий и интенсивности магнитного поля, считают авторы работы. По их гипотезе, любое возмущение магнитного поля улавливается белковыми сенсорами (или как их еще называют — биокомпасами) и передается клеткам, а оттуда в нервную систему.
О существовании биокомпаса заявлял ранее биолог Клаус Шультен (Klaus Schulten). Он предположил, что белки сетчатки — криптохромы — при падении на них света реагируют на квантовое поведение электронов и начинают чувствовать геомагнитное поле. Авторы нового исследования использовали эту идею, но решили, что одних криптохромов для биокомпаса недостаточно, нужен еще агент, и это — белок MagR, который содержит железо. Они смоделировали образование магниточувствительного комплекса из этих двух белков.
В серии биохимических и биофизических экспериментов ученые показали, что компас из белков MagR и Cry может образоваться у бабочек-монархов, голубей, крыс, китов-полосатиков и людей.
Это открытие выходит далеко за рамки понимания законов навигации животных по геомагнитному полю. Оно способно дать новые знания для создания технологий контроля над клетками и поведением животных с помощью магнитных полей.
Профессор Се в интервью изданию заявил, что открытый им биокомпас может служить универсальным механизмом для восприятия животными магнитного поля. Ведь чувствуют же магнитное поле Земли самые разные животные от бабочек и лобстеров до летучих мышей и птиц.
Ученые еще не знают, есть ли похожая система у людей. Чувство направления у человека очень сложное, но авторы работы считают, что восприимчивость к геомагнитному полю может играть ключевую роль в объяснении того факта, что некоторые люди действительно очень хорошо ориентируются в пространстве.
Источник: Научная Россия
16-03-2013 Просмотров:14038 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Первые птицы, по-видимому, летали и парили благодаря всем четырём оперённым конечностям, а не двум крыльям, как сегодня. Sapeornis (фото Science / AAAS).Как известно, на задних конечностях птичьих динозавров микрораптора и синорнитозавра...
18-05-2011 Просмотров:11029 Новости Экологии Антоненко Андрей
Однолетний лед в Арктике стал еще на 20−30 сантиметров тоньше, чем в 2009 и 2010 году. Этот вывод сделали ученые на основе измерения льда с самолета и со спутника. АрктикаИсследовательский самолет...
25-02-2014 Просмотров:8811 Новости Геологии Антоненко Андрей
Геологи выяснили, что наша планета обзавелась твердой корой почти сразу после своего возникновения. Это значит, что Земля была пригодной для жизни уже практически изначально. Земля 4,3 млрд лет назадРезультаты исследования, проведенного...
10-11-2010 Просмотров:10643 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В Оклахоме палеонтологи обнаружили образец десятиногого ракообразного, возраст которого составляет около 360 млн лет, что соответствует фаменскому ярусу верхнего девона. Останки A. mapesi (фото Rodney Feldmann / NOAA) Новый вид...
19-03-2013 Просмотров:15855 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Мы привыкли считать львов бездельниками, которые сидят на шее у львиц, появляясь, когда добыча поймана, и лишая своих жён и детей лучших кусков. Во многом, как полагают исследователи из Института...
Учёные открыли, что креветки производят волокна, которые напоминают одновременно и паучий шёлк, и ряд других естественных нитей. Животные используют эти липкие нити для того, чтобы собирать свои домики из разного…
Вороны, живущие на Гавайских островах, умеют изготовлять и использовать орудия труда для добычи пищи, что делает их вторым представителем своего рода, который обладает этой уникальной способностью, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Гавайский ворон"Недавно мы…
Ученые из Владивостока изучили состав древесной ткани, которую поедают медведи в Приморском крае, а также на острове Сахалин, сообщила пресс-служба Дальневосточного Федерального Университета (ДВФУ). Оказалось, что в этой пище содержатся…
Международный коллектив ученых, в который входили сотрудники Центра геномной биоинформатики СПбГУ Клаус Петер-Кепфли (Klaus-Peter Koepfli), Андрей Юрченко, Павел Добрынин, Алексей Макунин и Стефан О'Брайен (Stephen J. O'Brien) выделил африканского шакала…
Эта загадка не давала покоя палеонтологам 150 лет. Нечто, именованное Prototaxites, нельзя было уверенно отнести не то что к семейству или роду, но ни к одному биологическому царству. Лишь в…
Мы привыкли смотреть на медоносных пчёл как на самых эффективных опылителей. Многие фермеры уверены в том, что бóльшую часть других насекомых, которые тоже занимаются опылением, можно заменить на домашних пчёл,…
Земная кора неоднородна: она подразделяется на более лёгкую континентальную и плотную океаническую. Первая толще (30–40 км) как раз за счёт своей лёгкости; именно это позволяет ей настолько возвышаться, плавая в…
«10 ноября ученые отправились в третью экспедицию к воронке, им удалось взять пробы грунта и льда. Она находится в 4 км от газопровода и на значительном расстоянии от газовых месторождений. Деятельность человека никак не могла оказать влияния на образование…
Учёные разгадали загадку, откуда взялось несколько видов центромер, за которые клетка растаскивает хромосомы по полюсам деления при размножении. Во время деления перед клеткой стоит сложная задача: правильным образом распределить хромосомы между…
Вверх