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

Проблема геомагнитной чувствительности у птиц не даёт покоя исследователям — считается, что птицы могут ориентироваться по магнитным полям, но никто не знает, как. Чтобы чувствовать магнитное поле, нужны специальные рецепторы и нервы, которые связывали бы такие рецепторы с мозгом.

У тростниковых камышовок магнитная карта местности, по-видимому, хранится в клюве. (Фото Nigel Blake, 2 million views Thankyou!.) Сначала все думали, что эти рецепторы находятся в клюве, так как он содержит много железа, и что информация от магниточувствительного клюва передаётся по тройничному нерву. Затем, однако, по теории «магнитного клюва» был нанесён мощный удар: в одном из экспериментов у птиц перерезали тройничный нерв, но, несмотря на это, они по-прежнему чувствовали магнитные полюса. Кроме того, железо в клюве вообще объявили следствием того, что тут просто накапливаются эритроциты, и ни к каким магнитным рецепторам это железо не имеет ни малейшего отношения.

Но сторонники «магнитного клюва» не сдались — по их мнению, клюв всё равно играет какую-то роль в магнитном чувстве пернатых. И новые исследования, кажется, подтверждают это. Группа учёных из Университета Ольденбурга (Германия) вместе Зоологическим институтом РАН повторила опыт с рассечением тройничного нерва на тростниковых камышовках. Несколько десятков птиц были отловлены около Калининграда; им сделали операцию, после которой тройничный нерв переставал чувствовать клюв; затем пернатых выпустили, но проследили, куда они полетят. 

Каждую весну камышовки летят через Калининградскую область на северо-восток, в Скандинавию, где у них начинается брачный сезон. Птицы преодолевают 1 000 километров, и без ориентировки тут не обойтись — в том числе с помощью пресловутого геомагнитного чувства. Однако на сей раз пойманным пернатым пришлось продолжить путь совсем не из Калининграда — исследователи выпустили их на 1 000 км восточнее. Если птицы и запоминают силовые линии магнитного поля, то теперь они оказались в местности, где геомагнитная карта была им совершенно незнакома. 

И тут оказалось, что прооперированные камышовки забыли свою магнитную карту, ибо они всё равно продолжали лететь на северо-восток, сообщают авторы работы в веб-журнале PLoS ONE. Те, у кого нерв остался неповреждённым, двинулись на северо-запад, скорректировав маршрут в связи с «чрезвычайными обстоятельствами». 

Отсюда можно сделать вывод, что геомагнитная навигация у птиц всё-таки зависит от клюва, однако авторы вводят более тонкое различие: по их словам, от клюва (и от тройничного нерва, с клювом связанного) зависит картирование местности, запоминание магнитного ландшафта. Что же до собственно компаса, который указывал птицам, где север, где юг, то этот орган находится, скорее всего, в другом месте. 

Правда, чтобы клюв работал таким образом, у него всё равно должны быть магнитные рецепторы. И, как поясняет Дмитрий Кишкишев, один из авторов этого исследования, сейчас предстоит эти рецепторы найти. Что представляется сложной задачей, так как тройничный нерв разбегается в клюве на несколько ответвлений, и магниторецепторы могут находиться на конце любого из них. 

И тут нельзя не вспомнить другую недавнюю работу, в которой сообщалось о потенциальных магниторецепторах в птичьих ушах. Однако и в случае с ушными клетками, в которых обнаружили магниточувствительные шарики, можно говорить лишь о более-менее вероятных кандидатах на роль таких рецепторов. Так что спор о том, чем именно птицы чувствуют магнитное поле — клювом, ушами или ещё каким органом, — весьма далёк от завершения.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА