Odkryto, w jaki sposób ptaki orientują się w locie

To, w jaki sposób ptaki orientują się w locie i potrafią przemierzyć tysiące kilometrów, by na koniec bezbłędnie trafić do gniazda, zawsze było fascynujące. Długo uważano, że dzieje się to albo dzięki ich precyzyjnemu wzrokowi, albo dlatego, że potrafią odczytać pole magnetyczne Ziemi i używają tej umiejętności tak, jak my kompasu. Nowe badania pokazały, że oba przypuszczenia się prawdziwe, a za wszystko odpowiedzialne są pewne specyficzne fotoreceptory.

04.04.2018Aktualizacja: 12.04.2018Opublikował: RK

Udało się rozwikłać tajemnicę, w jaki sposób ptaki nawigują podczas lotu. Dotąd podejrzewano, że mogą to robić dzięki żelazu, które znajduje się w ich komórkach i tworzy coś na wzór kompasu. A jednak niedawno odkryto, że żelazo pełni zupełnie inną funkcję – chroni ptaki przed nowotworami. Za odczytywanie pola magnetycznego Ziemi tymczasem odpowiedzialne jest pewne białko, którego obecność stwierdzono w oczach badanych ptaków, a które umożliwia im „widzenie” ziemskiego pola magnetycznego. O odkryciu informują dwie publikacje, jedna dotycząca rudzika zwyczajnego, a druga – zeberki timorskiej.

To niezwykłe białko nazywa się Cry4 i należy do klasy białek zwanych kryptochromami – fotoreceptorów wrażliwych na niebieskie światło, odnajdywanych zarówno u zwierząt, jak i u roślin. Jak dotąd wiadomo było o nich przede wszystkim to, że pomagają zwierzętom w regulowaniu cyklu dobowego i odgrywają pewną rolę w regulacji rozmnażania się u ssaków.

Od pewnego czasu naukowcy przypuszczali też, że cryptochromy w oczach ptaków są odpowiedzialne za ich orientację przestrzenną, dzięki temu, że pomagają im w odbiorze pola magnetycznego za pomocą zmysłowej zdolności zwanej magnetorecepcją. Wiadomo było na pewno, że ptaki są w stanie wyczuć pole magnetyczne tylko przy pewnej długości fal światła. Wcześniejsze badania wykazały, że lotnicza magnetorecepcja ptaków jest możliwa wyłącznie dzięki niebieskiemu światłu. To wydaje się potwierdzać, że mamy do czynienia z mechanizmem wizualnym, mającym za podstawę fotoreceptory zwane kryptochromami, zdolnymi do wykrycia pola magnetycznego dzięki koherencji na poziomie kwantowym.

Aby dowiedzieć się więcej o tym dość tajemniczym jeszcze zjawisku, równolegle pracę rozpoczęły dwa niezależne zespoły naukowców. Badacze ze szwedzkiego Uniwersytetu w Lund podjęli się studiów nad zeberką timorską. Drugi zespół, utworzony na Uniwersytecie Carla von Ossietzky’ego w Oldenburgu w Niemczech, zajął się w tym czasie badaniami nad rudzikiem zwyczajnym.

Zespół z Lund zmierzył ekspresję genów trzech kryptochomów: Cry1, Cry2 i Cry4, w mózgach, w mięśniach i w oczach zeberek. Ich hipoteza polegała na tym, że magnetorecepcja powinna pozostać stała w cyklu dobowym. W wyniku badań ustalono, że Cry1 i Cry2 cechują się zmiennością w okołodobowej aktywności genów, podczas gdy Cry4 utrzymuje ekspresję genów na stały poziomie. To pozwoliło uznać go za najpewniejszego kandydata na ośrodek magnetorecepcji. Ten sam wynik osiągnięto w badaniach rudzika.

Oba badania zostały opublikowane w czasopiśmie „Current Biology”

Opracowano na podstawie artykułu „Birds Can See Earth's Magnetic Fields, And We Finally Know How That's Possible” opublikowanego na portalu ScienceAlert.com