В печени голубей нашли встроенный магнитный компас

Орнитологи, иммунологи и физики из Германии разгадали одну из главных загадок биологии, выяснив, как перелетные птицы и почтовые голуби находят дорогу домой. Удивительно, но встроенный «компас» птиц был обнаружен не в глазах или мозге, а в печени. Результаты революционного исследования были опубликованы в журнале Science.

На протяжении десятилетий ученые обсуждали механизмы магниторецепции – способности животных ощущать магнитное поле Земли. Популярные теории предполагали, что птицы либо «видят» силовые линии благодаря светочувствительным молекулам в сетчатке глаз, либо улавливают их с помощью микроскопических магнитных частиц в клюве. Однако ни одна гипотеза не имела достоверных экспериментальных подтверждений.

Международная группа исследователей из Боннского университета, Общества Макса Планка и Университета Дуйсбург-Эссен объединила методы физики и биологии для тестирования всех органов голубей. К удивлению авторов, ткань печени продемонстрировала самый мощный магнитный отклик.

Квантовая физика в иммунных клетках

Загадочным биокомпасом оказались макрофаги — особые клетки иммунной системы, утилизирующие старые эритроциты. В процессе переработки крови в макрофагах неизбежно накапливается колоссальное количество железа. Физический анализ показал, что это железо кристаллизуется в виде наночастиц оксида, превращая клетки в суперпарамагнитные сенсоры, чувствительные к геомагнитному полю.

"Мы вообще не ожидали, что иммунные клетки смогут работать как датчики 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 неба и соединение с мозгом

Чтобы доказать эту гипотезу, орнитологи провели контролируемые поведенческие эксперименты недалеко от Констанца. Голубей научили возвращаться в голубятню с расстояния более 20 километров. Части птиц временно блокировали работу макрофагов в печени.

В ясные дни все голуби успешно нашли дорогу домой, ориентируясь по солнцу. Однако в пасмурную погоду, когда небо было затянуто тучами, птицы без активных макрофагов печени полностью теряли ориентацию и не могли определить направление.

С помощью электронной микроскопии ученые обнаружили, что эти железистые клетки расположены близко к нервным волокнам. Это подтверждает наличие прямого канала связи, по которому навигационные сигналы передаются из брюшной полости непосредственно в мозг.

Это открытие радикально меняет представления о навигации в дикой природе. Авторы предполагают, что аналогичный механизм «внутреннего компаса» в иммунных клетках может работать и у других существ, например, у акул, которые успешно ориентируются в кромешной тьме океанских глубин.