Встроенный магнитный компас голубей нашли в печени
Орнитологи, иммунологи и физики из Германии раскрыли одну из главных загадок биологии, выяснив, как перелетные птицы и почтовые голуби находят дорогу домой. Удивительно, но встроенный «компас» пернатых обнаружился не в глазах или мозге, а в печени. Результаты революционного исследования опубликованы в Science.
Десятилетиями ученые спорили о механизмах магниторецепции — способности животных чувствовать магнитное поле Земли. Популярные версии предполагали, что птицы либо «видят» силовые линии благодаря светочувствительным молекулам в сетчатке глаз, либо улавливают их микроскопическими магнитными частицами в клюве. Однако ни одна гипотеза не имела надежных экспериментальных доказательств.
Международная группа исследователей из Боннского университета, Общества Макса Планка и Университета Дуйсбурга-Эссен объединила методы физики и биологии, чтобы проверить все органы голубей. К удивлению авторов, самый мощный магнитный отклик показала ткань печени.
Квантовая физика в клетках иммунитета
Загадочным биокомпасом оказались макрофаги — специальные клетки иммунной системы, которые утилизируют старые эритроциты. В процессе переработки крови в макрофагах неизбежно накапливается колоссальное количество железа. Физический анализ показал, что это железо кристаллизуется в форме наночастиц оксида, превращая клетки в суперпарамагнитные датчики, чутко реагирующие на геомагнитное поле.
«Мы совершенно не ожидали, что иммунные клетки могут работать как сенсоры магнитного поля. Наши результаты раскрывают ранее неизвестный физиологический механизм восприятия у животных», — объясняет соавтор исследования профессор Кристиан Курц, директор Института молекулярной медицины в Бонне.
Проверка в небе и связь с мозгом
Чтобы доказать гипотезу, орнитологи провели контролируемые поведенческие эксперименты под Констанцем. Голубей обучили возвращаться в голубятню с расстояния более 20 километров. Части птиц временно заблокировали работу макрофагов в печени.
В ясные дни все голуби успешно находили дорогу домой, ориентируясь по солнцу. Однако в пасмурную погоду, когда небо затягивали облака, птицы без активных макрофагов печени полностью теряли ориентацию и не могли определить направление.
С помощью электронной микроскопии ученые обнаружили, что эти железистые клетки расположены вплотную к нервным волокнам. Что подтверждает наличие прямого канала связи, по которому навигационные сигналы передаются из брюшной полости напрямую в головной мозг.
Открытие кардинально меняет представления о навигации в дикой природе. Авторы предполагают, что подобный механизм «внутреннего компаса» в иммунных клетках может работать и у других существ, например, у акул, которые успешно ориентируются в кромешной тьме океанских глубин.