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
21-06-2017 Просмотров:4577 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
Заражение крови приводит к быстрой гибели организма и массовым нарушениям в его работе из-за того, что некоторые болезнетворные бактерии умеют "перепрограммировать" клетки иммунитета и заставляют их атаковать живые ткани, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS...
16-08-2012 Просмотров:13494 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Недавно удалось провести одну из самых результативных съёмок спрайтов — уникальных молний, возникающих там, где их не должно быть, и демонстрирующих то, чего с молниями у поверхности быть не может. Эти...
09-12-2013 Просмотров:7711 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Нам кажется абсолютно естественным, что ограниченность жизненного срока связана со старением: чем дольше мы живём, тем ближе подходим, так сказать, к концу земного пути — и тем дряхлее становимся. С...
23-04-2014 Просмотров:8044 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Очередную попытку раскрыть тайны тираннозавров предпринял профессор Эрик Снивели из университета Висконсина. Он смог объяснить, почему у тираннозавра были такие маленькие передние лапы. Птицеподобный Tyrannosaurus rex. Реконструкция: Joe Harris (Byombu) Вместе...
05-02-2011 Просмотров:12253 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Сумасшедшие муравьи (Paratrechina longicornis) спариваются с братьями и сёстрами без инбридинга. Оказывается, такое тоже бывает... Paratrechina longicornis не обращают внимания на дурацкие прозвища, данные людьми. (Фото nusaphoto.) Эта способность, вероятно,...
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…
В перемещающихся клетках существуют две основные группы структурно различающихся движущихся органелл; ламеллоподии и филлоподии, содержащие плотные пучки параллельных актиновых филаментов, филаменты однозначно ориентированы в них растущими концами вперед (+). Актиновые пучки,…
У всех животных есть память, а слоновья так вовсе вошла в пословицу. Животные помнят детали окружения, маршруты путешествий и т. д. Но у них нет того, что называется автобиографической памятью…
Палеонтологи из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук сделали необычайную находку — на северо-западе Китая, в Синцзян-Уйгурском автономном районе они обнаружили огромное скопление яиц птерозавров, числом более двух сотен. ПтерозаврыКроме яиц, здесь были также…
Ученые доказали, что у некоторых видов динозавров имелись няньки, присматривавшие за потомством. В их роли выступали неполовозрелые особи. Захоронение пситтакозавровОб этом говорится в статье американских ученых из Университета штата Пенсильвания, опубликованной в журнале…
Ученые открыли самый древний на сегодня сегмент ДНК в геномах насекомых, чей возраст – 700 миллионов лет – позволяет нам считать его частью ДНК общего предка микробов и многоклеточных животных, говорится в статье, опубликованной…
Исследователи из Венского университета (Австрия) вместе с норвежскими коллегами из Бергенского университета обнаружили, что голова у животных начала развиваться ещё до своего появления. Речь идёт, разумеется, о генетическом аппарате, который…
Сотрудники проекта «Кассини» заметили миниатюрную внеземную копию реки Нил — речную долину на Титане, спутнике Сатурна, которая протянулась более чем на 400 км от «истоков» до большого моря. Впервые на…
Биосфера определяется в словарях, как оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Но нигде не сказано: где проходят границы биосферы? Когда-то ученые думали, что на дне океанов никто не живет, так как там очень холодно, темно,…
Вверх