Как гълъбите усещат магнитното поле на Земята? Учените твърдят, че са разгадали мистерията

Гълъбите и много други птици притежават една невероятна способност. С нея разполагат също морските костенурки, лангустите, молците, къртичестите плъхове, сивите китове и големите кафяви прилепи. Голяма част от представителите на животинското царство могат да долавят фините колебания на земното магнитно поле. Опирайки се на скрит биологичен компас, тези животни използват невидими магнитни ориентири, идващи от дълбините на Земята, за да се ориентират по повърхността и да предприемат епични миграции както в небето, така и в океанските дълбини.

Но как точно тези създания възприемат магнитното привличане на планетата? Това оставаше една от най-големите и неразгадани мистерии в биологията в продължение на десетилетия.

Сега група учени от Германия обявиха, че най-накрая са открили къде домашните гълъби крият своя вътрешен компас. И противно на досегашните очаквания, той не се намира в техните очи, уши или клюнове. Изненадващо, вътрешният им компас изглежда е вграден в специфични имунни клетки в черния дроб, сочи ново революционно проучване, публикувано в престижното научно списание Science.

„Усещането за магнетизъм е мистерия от цял век и никой не успяваше да открие къде точно се намира този център и как работи“, казва Мартин Викелски, директор в Института за поведенческа биология „Макс Планк“ в Германия и изследовател на National Geographic, който е съавтор на изследването. „Сега вярваме, че най-накрая сме открили реално и работещо решение.“

Невидимото магнитно одеяло на Земята

Дълбоко под повърхността на нашата планета бушува бурно море от течно желязо и никел. Движението на този разтопен метал превръща Земята в гигантски магнит, чието магнитно поле се простира далеч в открития космос. Този щит предпазва всичко, което лети, ходи или плува, от опасната космическа радиация.

Зоолозите още от 19-и век подозират, че птиците разчитат отчасти на земния магнетизъм, за да навигират по време на път. Експерименти, проведени през 60-те години на миналия век, показват, че затворени в клетки червеногръдки променят посоката на движенията си в отговор на изкуствено създадени магнитни полета.

Въпреки че списъкът с чувствителни към магнетизма животни оттогава се разрасна и вече включва акули, сьомга и много други създания, биологичният механизъм зад това мистериозно усещане – известно като магниторецепция – оставаше неразкрит.

За разлика от очите или ушите, които са разположени на повърхността на тялото, за да улавят съответно светлината и звука, органът, отговорен за засичането на магнитното привличане на планетата, теоретично би могъл да се намира навсякъде. Това е така, защото магнитното поле на Земята прониква напълно и изцяло през тялото на животното, обяснява Торстен Риц, биофизик от Калифорнийския университет в Ървайн, който не е пряк участник в новото изследване.

В продължение на години в научните среди се водеха ожесточени дебати. Различни доказателства сочеха, че птиците засичат магнитното поле чрез специални протеинови съединения в очите си (като криптохромите), чрез магнитни микрочастици в клюновете си или чрез течност във вътрешното си ухо.

Търсенето на Викелски започва преди повече от десетилетие след една напълно случайна среща с имунолога Кристиан Курц по време на кафе-пауза на научна конференция. По това време Викелски изучава птичата миграция, докато Курц провежда изследвания, свързани с имунни клетки, наречени макрофаги. Тези клетки стават силно чувствителни към магнити, след като погълнат остарели червени кръвни клетки и натрупат значително количество желязо.

„Имахме този истински момент на просветление – еврика“, спомня си Курц. „Решихме да тестваме дали точно тези клетки не участват в процеса на ориентация.“

Откриване на пътя към дома

Научният екип изследва детайлно очите, клюна, мозъка, далака и черния дроб на гълъбите. Изненадващо, те откриват огромни концентрации на натоварени с желязо макрофаги именно в чернодробната тъкан. Нещо повече – тези имунни клетки са разположени в непосредствена близост до нервни влакна.

„Това съседство прави изключително вероятно нервните клетки и макрофагите да комуникират активно помежду си“, допълва Кливия Лисовски, имунолог от Университета в Бон, която ръководи проучването.

За да проверят дали чернодробните макрофаги наистина помагат на птиците да навигират, учените провеждат серия от експерименти с 34 гълъба. Птиците били предварително обучени да прелитат специфичен маршрут с дължина 19,3 километра през германската провинция в подножието на Алпите, избягвайки атакуващите ги ястреби и соколи по пътя.

„След като веднъж бъдат обучени, те стават перфектни“, казва Викелски. „Избягват абсолютно всички хищници. Летят към вкъщи толкова бързо, сякаш самият дявол ги гони.“

Когато обаче изследователите временно блокирали и деактивирали въпросните макрофаги, гълъбите се оказали напълно неспособни да намерят пътя към дома, но само когато времето било облачно. В момента, в който облаците се разпръснали и слънцето се появило отново, птиците без работещи макрофаги се прибрали у дома без никакви затруднения.

Тези поразителни резултати категорично показват, че птиците използват едновременно визуални и магнитни ориентири – тоест както греещото отгоре слънце, така и пулсиращото отдолу магнитно поле. Когато слънцето е скрито зад гъста облачност, гълъбите разчитат почти изцяло на своя вътрешен магнитен компас, за да намерят правилната посока.

Бъдещето на изследванията: Един или няколко компаса?

Авторите на изследването признават, че все още има много детайли, които трябва да бъдат прецизирани около предложения от тях механизъм за магниторецепция. Какво точно се случва в самите макрофаги, което ги настройва към магнитното поле на планетата? Кои нервни пътища пренасят генерирания сигнал до мозъка на птиците? И кои конкретни зони в мозъка обработват тази сложна информация?

„Има немалко празнини във веригата от аргументи и всяка малка част, която успеем да разгадаем в бъдеще, ще послужи за допълнително потвърждение на валидността на нашите открития“, споделя Курц.

Учените също така искат да установят дали и други видове животни използват своята имунна система като вътрешен компас, или природата е развила повече от един еволюционен начин за разчитане на земния магнетизъм.

Торстен Риц, чиито собствени изследвания до момента сочат, че пойнните птици използват специфични магнитно-чувствителни молекули в очите си, за да „виждат“ невидимата магнитна обвивка на Земята, смята, че хипотезата за чернодробните макрофаги е напълно реална и логична.

„В природата почти винаги съществуват множество различни решения за това как едно животно да получи еволюционно предимство“, коментира Риц. „Аз подкрепям идеята да запазим отворено съзнание, вместо непременно да търсим победители и губещи в теориите. Затова в момента твърдо споделям позицията, че и двете теории могат да бъдат напълно верни.“

Наистина, това ново откритие добавя още един вълнуващ нюанс към дългогодишния научен спор за същността на магниторецепцията. В съпътстващ коментар за списание Science учените Саймън Спиро и Хал Дрейксмит отбелязват, че новата научна разработка в никакъв случай не изключва възможността и други органи извън черния дроб да играят важна роля в процеса, особено когато липсва слънчева светлина.

„Възможно е един механизъм да доминира при дълга навигация на големи разстояния, докато друг да се задейства за по-точното намиране на крайната цел, като и двата работят с различни нива на прецизност“, пишат те. „В крайна сметка е изключително мъдро от еволюционна гледна точка да разполагаш с повече от един сигурен начин да се прибереш у дома, когато наоколо е тъмно.“