Нові дослідження, проведені в Кембриджі та Центрі Гельмгольца в Берліні, розкрили загадку магнітних викопних решток, залишених давнім організмом. Ці мікроскопічні магнітні фрагменти у формі списа або голки були знайдені в давніх донних морських відкладах віком до 97 мільйонів років. Як з’ясувалося, ці древні залишки були своєрідною «біологічною GPS-системою», яку, найімовірніше, створила давня істота, схожа на вугра. Цей внутрішній компас дозволяв невідомому організму точно орієнтуватися за магнітним полем Землі.
«Якою б не була істота, що створила ці магнітофосилії, тепер ми знаємо, що вона, найімовірніше, мала здатність до точної навігації», — сказав Річ Гаррісон з кафедри наук про Землю Кембриджського університету, який був співкерівником дослідження.
«Схоже, ця істота ретельно контролювала форму та структуру цих викопних часток, і ми хотіли з’ясувати, чому», — додав Гаррісон.
3D-зображення крихітних викопних решток
Магніторецепція — здатність відчувати й використовувати магнітне поле Землі — добре задокументоване, але досі частково загадкове почуття, притаманне сучасним тваринам. Багато видів, наприклад мігруючі птахи та морські черепахи, покладаються на цю невидиму глобальну сітку для дальніх подорожей, орієнтації й навіть полювання.
Вважається, що крихітні внутрішні кристали магнетиту діють як мікроскопічні магнітні голки, вирівнюючись уздовж магнітного поля Землі. Проте мало відомо про те, як давні організми використовували такий внутрішній компас — чи взагалі він існував мільйони років тому. Нові магнітофосилії, «не більші за бактеріальну клітину», є першими прямими доказами того, що давні тварини використовували геомагнітне поле для навігації. Це демонструє, що тварини користуються магнітним полем як картою вже майже 100 мільйонів років.
У цьому дослідженні команда застосувала нову методику 3D-магнітної візуалізації, щоби вперше заглянути всередину цих мініатюрних викопних решток. 3D-зображення магнітної структури fossils показали ознаки, оптимізовані для далекомагістральної міграції — шляхом визначення напрямку й сили магнітного поля Землі.
Пошук справжнього творця фосилій
Техніка дала змогу побачити внутрішню структуру частинок. Вона продемонструвала, що їхні «магнітні моменти» — крихітні магнітні поля, створені обертанням електронів — закручені у вихрову конфігурацію, схожу на мініатюрний торнадо. Ця унікальна структура, названа «вихровим магнетизмом», і є ключем до навігаційних можливостей.
«Ця магнітна частинка не лише визначає широту, відчуваючи нахил магнітного поля Землі, але також вимірює його силу, яка може змінюватися із довготою», — сказав Гаррісон.
Він порівняв цей процес із ледь помітним «хитанням» магнітного поля, яке надає організму детальну картографічну інформацію. Стабільність вихрової структури означала, що вона може протистояти зовнішнім перешкодам, працюючи як дуже надійна навігаційна система.
«Якби природа створила GPS, частинку, якій можна довіряти для навігації на тисячі кілометрів через океан, то виглядала б вона саме так», — додав він.
Розв’язання загадки функції цих фосилій дозволяє сфокусувати пошуки на їхньому справжньому творці. Раніше припускали, що ці магнітні залишки могли бути залишені давньою бактерією, але доказів не було.
Тепер дослідники шукають мігровану морську тварину, поширену в давніх океанах, яка могла мати настільки розвинену внутрішню навігацію. Один із найперспективніших кандидатів — вугрі. Ці загадкові істоти з’явилися приблизно в той же період і здійснюють епічні трансокеанічні міграції. Фахівці вже давно підозрюють, що вугрі використовують магнітне поле Землі, хоча точний механізм залишався невідомим. Відкриття може поглибити розуміння того, як у живих істот виникло одне з найзагадковіших чуттів — магніторецепція.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.