Каждой твари — по биокомпасу: что помогает животным ориентироваться

8 Мая 2018

МОСКВА, 8 мая , Альфия Еникеева. Круглые червяки, дрозофилы, бабочки, рыбы, голуби, летучие мыши используют для навигации магнитное поле Земли. Человек лишен таких способностей и без специализированных приборов сбивается с пути. О том, как работает природный биокомпас, в материале новости. Черви действуют

У кривого червя Caenorhabditis elegans, трудящего самую низкую ступеньку в животном царстве, в мозге, на конце AFD-нейрона, есть небольшой отросток, похожий на микроскопическую телевизионную антенну. Это биокомпас, при помощи которого червь ориентируется в почве.

Благодаря биокомпасу червь в поисках хрумки движется вниз. В эксперименте ученых Техасского ситета (США) черви теряли ориентацию и перемещались хаотично, если вокруг них искажалось магнитное поле. Дальнейшие опыты показали, что траектория также зависит от того, в какой части света черви родились и выросли. Так, коренные техасцы двигались параллельно поверхности персти, а гавайские, британские и австралийские черви под углом, который соответствовал искажению силовых линий магнитного поля, характерного для их сродственников мест.

Рыбы нюхают

У рыб биокомпас, реагирующий на магнитное поле Земли, находится в носу. Ученые из университета Людвига Максимилиана (Германия) смогли определить клетки из носа радужной форели (Oncorhynchus mykiss), которые содержали частицы магнетита минерала, играющего важную роль в способности некоторых живых организмов определять направление движения. По оценкам проверщиков, в носовой области абсолютно любой особи содержится от десяти до ста таких клеток, что позволяет рыбам определять не только направление на север, но и ориентироваться по широте и долготе.

Как полагают ученые, именно благодаря сверхчувствительному носу форель путешествует из рек в море на триста километров, а спустя несколько лет снова возвращаться туда, где появилась на свет.

CC BY 2. 0 / Jon Nelson / Благодаря особым клеткам в носовой среды радужная форель всегда возвращается в места, где появилась на свет
Насекомые полагаются на белки

Свой биокомпас есть и у фруктовых мушек это строма из двух белков, образующихся на поверхности клеточных мембран. Криптохром (Cry) дозволяет клеткам воспринимать синий и ультрафиолетовый свет. Основная функция второго (CG8198) регуляция биоритмов в организме, но в комплексе с криптохромом он образует своего рода наноиглу. Ее центральный стержень из белка CG8198, а оболочка из Cry.

Такая пика, подобно стрелке компаса, выравнивается даже по слабому магнитному полю. В ходе исследования китайским ученым пришлось заменить металлические инструменты пластиковыми, поскольку изучаемые белковые структуры были сильно намагничены и прилипали к металлу.

Открытый белковый комплекс назвали MagR (магнитный рецептор). Как именно он действует, пока смутного, однако ученые предположили, что белки, посылая симптомы в нервную систему, пособничают дрозофиле понять, где есть север.

Птицы высчитывают и измеряют

Магнитный рецептор есть у бабочек-монархов и некоторых птиц, в частности голубей. У пернатых разновидность криптохрома Cry 1а находится в клетках сетчатки глаза, чувствительных к синим и ультрафиолетовым лучам, и на магнитное поле он реагирует только после световой активации. Но даже это не до конца объясняет, как функционирует тарабарская навигационная система. Ведь при ориентации в пространстве пернатые используют сразу две карты бионавигации запаховую и магнитную.

Благодаря магнитной птицы различают направления на север и юг, вычисляют длительность, измеряют деклинацию (разницу между магнитным и географическим севером) магнитного поля Земли, это помогает им сориентироваться и исправить маршрут.

Ученые полагают, что большую часть пути пернатые преодолевают, полагаясь на магнитное напольное покрытие, а на финише не менее важную роль играют запахи. Голуби, которым затыкали ноздри, пересекли обонятельный нерв, уничтожали ольфакторный эпителий, промывая клюв аквым раствором сульфата цинка, расходовали больше времени на возвращение к своей голубятне, чем самый простые птицы.

CC BY-SA 2. 5 / Alan D. Wilson / Feral Rock Dove at the Burnaby Lake Regional Park in Burnaby, BC, CanadaНе все ученые согласны, что белок Cry 1а служит птицам для навигации
Летучие мыши сверяются с Солнцем

В 2016 году ученые из Института Макса Планка по изучению ума (Германия) обнаружили навигационный белок Cry или его разновидность Cry 1а в клетках девяноста видов млекопитающих. А, скажем, у грызунов и летучих мышей, которые явно реагируют на магнитные поля, этого лиса не оказалось.

Некоторые виды летучих мышей в частности, большая ночница (Myotis myotis) не просто корректируют полет по магнитному полю Земли, но и ежедневно сверяют свой биокомпас по солнцу точнее, по поляризованному свету, который живописнее всего на закате.

Это подтвердили многоопыты немецких и болгарских ученых. Летучих мышей помещали в измененное магнитное поле (сдвинутое на 90 градусов к востоку) во время заката. Часть животных находилась в контейнерах и не могла видеть лучи заходящего солнца. В результате, когда их выпустили, они отклонились от курса как раз на угол наклона лучей в коробках и сбились с пути. Мыши, которые могли сверить свои ощущения с солнцем, таких трудностей не испытывали и благополучно вернулись в родную пещеру.

Биокомпас для человека

У человека нет ни отростка в мозгу, ни клеток с магнетитом, ни навигационных белков в клетках. Он сбивается с пути без специальных приборов, если на маршруте следования нет горних ориентиров. Это часто выдаётся в лесу.

Американские инженеры Ливиу Бабиц и Скотт Коэн предлагают починить это недоразумение с помощью имплантата, выполняющего роль биокомпаса как у животных. Силиконовое устройство размером со спичечный коробок вибрирует каждый раз, когда человек поворачивается на север. Изобретатели вживили биокомпас себе под кожу.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Каждой твари — по биокомпасу: что помогает животным ориентироваться

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умер актер Юрий Омельченко