Robaki obłe, muszki owocówki, motyle, ryby, gołębie i nietoperze wykorzystują do nawigacji pole magnetyczne Ziemi. Człowiek jest pozbawiony takich zdolności i bez specjalnych urządzeń błądzi. Jak działa naturalny biokompas - w materiale RIA Novosti.
Robaki myślą
Robak Caenorhabditis elegans, który zajmuje najniższy szczebel w królestwie zwierząt, ma niewielki przerost w mózgu na końcu neuronu AFD, który wygląda jak mikroskopijna antena telewizyjna. To jest biokompas, za pomocą którego robak porusza się po glebie.
Dzięki biokompasowi robak przemieszcza się w dół w poszukiwaniu pożywienia. W eksperymencie przeprowadzonym przez naukowców z University of Texas (USA) robaki traciły orientację i poruszały się chaotycznie, jeśli wokół nich zniekształcono pole magnetyczne. Dalsze eksperymenty wykazały, że trajektoria zależy również od tego, w której części świata rodziły się i wychowywały robaki. W ten sposób „rdzenni Teksańczycy” przemieszczali się równolegle do powierzchni ziemi, a robaki hawajskie, angielskie i australijskie - pod kątem odpowiadającym zniekształceniu linii pola magnetycznego charakterystycznego dla ich rodzimych miejsc.
Biokompas procesowy w mózgu nicieni / ilustracja autorstwa RIA Novosti.
Ryba wącha
Film promocyjny:
U ryb biokompas, który reaguje na ziemskie pole magnetyczne, znajduje się w nosie. Naukowcom z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana (Niemcy) udało się wyizolować komórki z nosa pstrąga tęczowego (Oncorhynchus mykiss), które zawierały cząsteczki magnetytu, minerału odgrywającego ważną rolę w określaniu kierunku ruchu przez niektóre organizmy żywe. Według naukowców w okolicy nosa każdego osobnika znajduje się od dziesięciu do stu takich komórek, co pozwala rybom określić nie tylko kierunek na północ, ale także zorientować się w szerokości i długości geograficznej.
Naukowcy uważają, że to dzięki nadwrażliwemu nosowi pstrąg wędruje z rzek do morza przez trzysta kilometrów, a po kilku latach wraca do miejsca, w którym się urodził.
Dzięki specjalnym komórkom w okolicy nosa pstrąg tęczowy zawsze wraca do miejsca urodzenia / CC BY 2.0 / Jon Nelson.
Owady polegają na białkach
Muszki owocówki mają również swój własny biokompas - jest to struktura dwóch białek utworzonych na powierzchni błon komórkowych. Cryptochrome (Cry) umożliwia komórkom postrzeganie światła niebieskiego i ultrafioletowego. Główną funkcją drugiego białka (CG8198) jest regulacja biorytmów w organizmie, ale w połączeniu z kryptochromem tworzy rodzaj nano-igły. Jego centralny trzon to CG8198, a jego skorupa to Cry.
Taka igła, podobnie jak igła kompasu, ustawia się nawet przy słabym polu magnetycznym. Podczas badań chińscy naukowcy musieli wymienić instrumenty metalowe na plastikowe, ponieważ badane struktury białek były silnie namagnesowane i przylegały do metalu.
Otwarty kompleks białkowy nazwano MagR (receptor magnetyczny). Nadal nie wiadomo, jak to działa, ale naukowcy zasugerowali, że białka wysyłające sygnały do układu nerwowego pomagają Drosophila zrozumieć, gdzie jest północ.
Drosophila wyczuwa ziemskie pole magnetyczne dzięki kompleksowi białek MagR / Zdjęcie: Muhammad Mahdi Karim.
Ptaki liczą i mierzą
Motyle monarchy i niektóre ptaki, w szczególności gołębie, mają receptor magnetyczny. U ptaków rodzaj kryptochromu Cry 1a znajduje się w komórkach siatkówki wrażliwych na promienie niebieskie i ultrafioletowe i reaguje na pole magnetyczne dopiero po aktywacji światła. Ale nawet to nie wyjaśnia w pełni, jak działa system nawigacji ptaka. Rzeczywiście, orientując się w kosmosie, ptaki używają jednocześnie dwóch „map bio-nawigacyjnych” - zapachowej i magnetycznej.
Dzięki ptakowi magnetycznemu rozróżniają kierunki na północ i południe, obliczają długość geograficzną, mierzą deklinację (różnicę między północą magnetyczną i geograficzną) pola magnetycznego Ziemi, co pomaga im orientować się i korygować trasę.
Naukowcy uważają, że ptaki podróżują przez większość drogi w oparciu o pole magnetyczne, a zapachy odgrywają ważniejszą rolę na mecie. Gołębie, którymi zatkano nozdrza, przecięły nerw węchowy, zniszczyły nabłonek węchowy przemywając dziób wodnym roztworem siarczanu cynku i spędzały więcej czasu na powrocie do gołębnika niż zwykłe ptaki.
Nie wszyscy naukowcy zgadzają się, że białko Cry 1a służy ptakom do nawigacji / CC BY-SA 2.5 / Alan D. Wilson / Feral Rock Dove w Parku Regionalnym Burnaby Lake w Burnaby, BC, Kanada.
Nietoperze Sprawdź ze słońcem
W 2016 roku naukowcy z Max Planck Institute for the Study of the Brain (Niemcy) odkryli białko nawigacyjne Cry lub jego wariant Cry 1a w komórkach dziewięćdziesięciu gatunków ssaków. I powiedzmy, gryzonie i nietoperze, które wyraźnie reagują na pola magnetyczne, nie miały tego białka.
Niektóre gatunki nietoperzy - w szczególności nietoperz wielki (Myotis myotis) - nie tylko korygują swój lot na podstawie pola magnetycznego Ziemi, ale także codziennie sprawdzają swój biokompas względem słońca - a dokładniej światła spolaryzowanego, które jest najjaśniejsze o zachodzie słońca.
Potwierdziły to eksperymenty niemieckich i bułgarskich naukowców. Podczas zachodu słońca nietoperze umieszczono w zmodyfikowanym polu magnetycznym (przesuniętym o 90 stopni na wschód). Niektóre zwierzęta były w pojemnikach i nie widziały promieni zachodzącego słońca. W rezultacie, kiedy zostały wypuszczone, zboczyły z kursu tylko pod kątem nachylenia belek w skrzyniach i zbłądziły. Myszy, które potrafiły porównać swoje uczucia ze słońcem, nie doświadczyły takich trudności i bezpiecznie wróciły do swojej rodzimej jaskini.
Biokompas dla ludzi
U ludzi nie ma procesów w mózgu, komórek z magnetytem, białek nawigacyjnych w komórkach. Błądzi bez specjalnych urządzeń, jeśli na trasie nie ma wysokich punktów orientacyjnych. Zdarza się to często w lesie.
Amerykańscy inżynierowie Liviu Babitz i Scott Cohen proponują naprawienie tego nieporozumienia za pomocą implantu, który działa jak biokompas - jak u zwierząt. Silikonowe urządzenie wielkości pudełka zapałek wibruje za każdym razem, gdy osoba skręca na północ. Wynalazcy wszczepili pod skórę biokompas.
Alfiya Enikeeva