Здатність голубів повертатися додому навіть після польотів на сотні кілометрів століттями дивувала людей. Ці птахи безпомилково знаходять дорогу навіть у незнайомій місцевості, і довгий час науковці не могли остаточно пояснити, як саме працює їхня навігація.
Тепер дослідники вважають, що ключ до цієї загадки може ховатися не в мозку чи очах птахів, як припускали раніше, а… у печінці.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Science, свідчить, що особливі клітини в печінці голубів здатні відчувати магнітне поле Землі та працювати як внутрішній компас.
Незвичайна роль імунних клітин
Головними героями відкриття стали макрофаги — клітини імунної системи, які відповідають за утилізацію старих еритроцитів. Під час цього процесу вони накопичують залізо.
Саме це залізо, як виявили вчені, може надавати клітинам особливих магнітних властивостей. У результаті макрофаги стають чутливими до магнітного поля планети. Професор Christian Kurts з Університетської лікарні Бонна зізнався, що дослідники не очікували побачити подібне.
За його словами, науковці ніколи не розглядали імунні клітини як потенційні сенсори магнітного поля. Саме тому результати стали справжньою несподіванкою.
Як працює «магнітний компас» голубів
Про те, що перелітні птахи та поштові голуби орієнтуються за магнітним полем Землі, біологи знають уже десятки років. Проте механізм цього процесу залишався однією з найбільших загадок науки.
Раніше існувало кілька популярних теорій. Одні дослідники припускали, що птахи можуть буквально «бачити» магнітне поле за допомогою світлочутливих молекул в очах. Інші вважали, що навігація пов’язана з мікроскопічними магнітними частинками у дзьобі. Однак переконливих доказів жодна з цих теорій так і не отримала. Нове дослідження запропонувало зовсім інше пояснення.
Чому саме печінка
Щоб знайти джерело магнітної чутливості, міжнародна команда вчених досліджувала різні органи голубів — мозок, очі, дзьоб, селезінку та печінку.
Науковці використали складні методи аналізу, зокрема магнітну сепарацію клітин і спеціальні вимірювання магнітних властивостей тканин.
Результати виявилися несподіваними: найбільшу концентрацію заліза та найсильнішу реакцію на магнітне поле продемонструвала саме печінка.
Фізик Ulf Wiedwald пояснив, що залізо в клітинах утворює крихітні оксидні наночастинки, які поводяться як суперпарамагнітні структури. Саме це й дозволяє клітинам реагувати на магнітне поле Землі.
Експеримент із голубами підтвердив теорію
Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники провели серію експериментів із поштовими голубами в Max Planck Institute of Animal Behavior у Німеччині.
Птахів навчали повертатися до голубника з відстані понад 20 кілометрів. Після цього вчені вплинули на роботу макрофагів у печінці.
Результат був дуже показовим.
У похмуру погоду, коли Сонце не було видно, голуби втрачали орієнтацію і не могли нормально знайти дорогу додому. Але в сонячні дні вони успішно поверталися, використовуючи положення Сонця як орієнтир.
Це стало одним із найсильніших доказів того, що магнітне поле дійсно допомагає птахам навігувати, особливо коли інші природні підказки недоступні.
Як сигнал потрапляє до мозку
Після цього дослідники спробували зрозуміти, яким чином інформація від печінки передається до мозку.
Електронна мікроскопія показала, що багаті на залізо макрофаги розташовані дуже близько до нервових волокон. Це може означати, що клітини здатні передавати сигнали нервовій системі, яка вже формує відчуття напрямку.
На думку авторів дослідження, це перший конкретний доказ того, як магнітне поле Землі може сприйматися всередині організму та впливати на поведінку тварин.
Відкриття може змінити науку
Дослідники вважають, що їхня робота здатна кардинально змінити наше розуміння навігації тварин.
Професор Martin Wikelski зазначає, що якщо імунні клітини справді беруть участь у визначенні напрямку, це відкриває абсолютно новий погляд на взаємодію нервової та імунної систем.
Крім птахів, відкриття може мати значення й для інших тварин — наприклад, акул, які здатні орієнтуватися навіть у темряві.
Ба більше, вчені не виключають, що певна чутливість до магнітного поля може існувати й у людей, хоча поки що це лише гіпотеза. Одне вже зрозуміло точно: природа все ще приховує чимало дивовижних механізмів, про які людство лише починає здогадуватися.