Біологія
Біологія

Магніторецепцію птахів пояснили світлочутливим білком сітківки

Магніторецепція птахів може забезпечуватися присутністю в клітинах їхньої сітківки світлочутливої молекули криптохрому. Досліди показали, що в криптохромі перелітних птахів під дією світла утворюються чутливі до магнітного поля радикальні пари, які можуть забезпечувати «бачення» магнітного поля птахами. Результати роботи опубліковані в журналі Nature.

Вільшанка. Francis C. Franklin / Wikimedia Commons

Вільшанка. Francis C. Franklin / Wikimedia Commons

Що таке магніторецепція?

Багатьом тваринам властива можливість відчувати магнітне поле землі — магніторецепція. Цю здатність вони пристосувалися використовувати для свого просторового орієнтування, що особливо стає в пригоді при здійсненні міграцій. Найяскравішим прикладом тварин із магніторецепцією є птахи. Можливість орієнтуватися за магнітним полем допомагає перелітним птахам регулярно долати тисячі кілометрів, повертаючись в одні й ті місця. Якщо існування у птахів магніторецепції не викликає сумнівів у вчених, то щодо механізму, який її забезпечує серед них все ще тривають суперечки. Одне з тогорічних досліджень наводило докази того, що за нею може стояти симбіоз із магнетотактичними бактеріями, які здатні відчувати магнітне поле й «ділитися» ним із тваринами-хазяїнами. Але інша гіпотеза пов'язана з присутністю в світлочутливих клітинах сітківки молекули білка криптохрому, який реагує на магнітне поле. Тому група вчених з Європи та США у своїй останній роботі зосередилися на вивченні цієї сполуки в співочих птахів.

Як досліджували магніторецепцію птахів?

Для дослідження науковці провели експерименти із криптохромом 4, який зустрічається в очах вільшанок (Erithacus rubecula). Це невелика співоча пташка, що в північній Європі здійснює щорічні міграції: взимку — на південь, навесні — на північ. Завдяки модифікованим бактеріям вчені виділили велику кількість криптохрому 4 для дослідів його властивостей з використанням магнітного резонансу та оптичної спектроскопії.

Так вчені змогли описати потенційний механізм магніторецепції: у присутності світла електрони переходять від однієї ділянки молекули білка до іншого, формуючи квантово заплутані радикальні пари, які чутливі до впливу магнітного поля. Тоді науковці проаналізували криптохроми двох інших, не перелітних птахів — курки (Gallus gallus) та голуба (Columba livia). Білки цих тварин також формували радикальні пари під впливом світла, однак молекула була не така чутлива до магнітного поля, як у вільшанок.

То як птахи сприймають магнітне поле?

Ці результати ще раз свідчать, що магніторецепція хоча б частково пов'язана із зором. Попередні дослідження виявляли, що і піскориї без очей втрачають можливість відчувати магнітне поле. Крім того, інформація про магнітне поле, схоже, обробляється у тій же частині мозку, що й візуальні сигнали.

Тому вчені припускають, що магніточутливий криптохром впливає роботу клітин сітківки таким чином, що птахи можуть певним чином «бачити» магнітні поля. Можливо, вони виглядають для них як більш затінені або освітлені ділянки, у залежності від напрямку, у який дивиться тварина, та сили магнітного поля. Однак поки що немає можливості провести дослідження, що показали б, як саме вони сприймають магнітне поле Землі.