Животные видят магнитное поле: секреты летучих мышей

      Комментарии к записи Животные видят магнитное поле: секреты летучих мышей отключены

Животные видят магнитное поле: секреты летучих мышей

Со школьной скамейки мы знаем, какая как раз сила ограждает все живое на отечественной планете от смертоносного солнечного ветра: это магнитное поле Почвы, порождаемое перемещением жидкого планетарного ядра и отражающее страшное космическое излучение. На поверхности Почвы сложно отыскать такое место, где возможно было бы изолировать себя от этого поля. И все же в отечественной повседневной жизни мы очень редко подмечаем его действие.

«Мы», но, это лишь Homo sapiens. Вид, что, как принято вычислять, владеет только пятью «классическими» эмоциями: зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Природа моделью «пяти эмоций» не ограничилась. Эволюция создала существ, каковые способны принимать более полную картину физической действительности, чем люди, применяя в собственном сенсорном арсенале кроме того столь фантастические виды эмоций, как ориентация в пространстве по магнитному полю Почвы.

Это явление — чувство магнитного поля — именуется магниторецепцией. Но каким организмам и для ответа каких задач имело возможность пригодиться столь экзотическое по людским меркам чувство?

Магниточувствительные создания

«Такие животные, как бабочки и птицы, рутинно пересекали континенты задолго перед тем, как человек изобрел самолет. Как и пилоты, эти животные опираются на серьёзный инструмент — компас, дабы достигнуть пункта назначения ночью либо в тумане», — поведал «Популярной механике» эксперт в области нейробиологии доктор наук Джонатан Пирс-Шимомура из Техасского университета в Остине.

В первый раз ученые увидели, что птицы чувствительны к магнитному полю Почвы, в конце XIX века. Позднее случились две мировые войны, на протяжении которых для доставки серьёзных сообщений деятельно применяли почтовых голубей. За время Второй мировой союзники доставили на европейский континент 16?000 почтовых птиц.

Только 1% сообщений, посланных с голубями, были зашифрованы — птицы так совершенно верно обнаружили собственных адресатов, что в дополнительных мерах осторожности не было необходимости.

В то время, когда военная слава голубей дошла до научного сообщества, ученые задались вопросом — что же делает этих птиц столь искусными навигаторами?

Следующие десятилетия состоялись в попытках подтвердить и растолковать данный феномен. Каких лишь свойств у голубей не нашли: возможность «слышать» сверхнизкие частоты, видеть ультрафиолет, ориентироваться по Солнцу и звёздам. Но кроме того для того чтобы впечатляющего перечня было не хватает, дабы растолковать свойство голубей и некоторых вторых птиц ориентироваться в пространстве и определять собственный местонахождение по отношению к условному гнезду.

Лишь в середине 1960-х с догадки о магниточувствительности стряхнули пыль, а воззрениям тех лет был брошен вызов (тогда все думали, что птицы применяют для ориентации по большей части звезды и Солнце). Сперва германский ученый Ганс Фромм увидел, что птицы, кроме того пребывав в изолированной помещении, где не видно звёзд и Солнца, не теряли свойстве к ориентации. Фромм высказал предположение, что дело в магнитном поле, но предстоящие испытания с помещением птиц в неестественные магнитные поля никаких значимых результатов не дали.

После этого Вольфганг Вилтшко, кроме этого из Германии, решил совершить личный опыт с целью проверить, есть ли обстоятельством феномена чувствительность птиц к радиоизлучению. Вилтшко применял ту же самую металлическую помещение, что и Фромм: созданное для имитации условий космоса устройство частично экранировало магнитное поле Почвы. Он продержал птиц-зарянок в данной комнате существенно продолжительнее, чем Фромм.

Спустя три дня ученый к собственному удивлению понял, что птицы удачно обучились ориентироваться по линиям не сильный магнитного поля, в которой находятся. Это первенствовал опыт, что точно показал магниторецепцию у животных.

Оказалось, что Фромм держал птиц в через чур сильных магнитных полях, недоступных их восприятию. Вилтшко же применял не сильный магнитные поля, и результаты удалось повторить. В статье 1966 года ученый суммировал: «Зарянки не ориентируются, в случае если держать их в весьма не сильный магнитном поле. Но в случае если держать их в таком поле продолжительнее трех дней, то они смогут переориентироваться.

И в случае если после этого поменять горизонтальный компонент этого не сильный магнитного поля, поменяв магнитный север, то птицы учтут эти перемены».

Позднее, в первой половине 70-ых годов двадцатого века, показался сам термин «магниторецепция». Новая исследовательская ниша привлекла множество ученых, и к 2015 году свойство к магниторецепции смогли найти у бактерий (так называемых магнитотактических), домашних кур, млекопитающих наподобие европейской лесной замбийского землекопа и мыши, и у некоторых видов летучих мышей, лис и оленей.

Не обращая внимания на очевидный прогресс в изучении магниторецепции, ученые до сих пор не смогут договориться об ответе на один главный вопрос: каков физиологический механизм «магнитного эмоции»? Иными словами, какие конкретно как раз части организма и как именно за него отвечают?

Навигатор в клюве

«Не смотря на то, что уже ясно, что животные применяют чувствительность к магнитному полю Почвы для навигации в пространстве, механизм данной способности остается неясен. Применяют ли они собственные глаза либо уши? Магнитное поле отечественной планеты легко проходит через тела животных, так что «сенсор» может оказаться кроме того глубоко в мозга», — поведал доктор наук Пирс-Шимомура.

Две догадки, выработанные в следствии бессчётных опытов, считают главными. Первая — наличие в некоторых частях организма магнетитов (Fe3O4), — оксидов железа, самые сильных магнитов среди всех когда-либо найденных на Земле природных минералов. Предполагается, что при взаимодействии с магнитным полем Почвы данный минерал намагничивается, в ходе передавая понятный мозгу животного сигнал.

    Бурый кожан Бурый кожан из рода гладконосых летучих мышей ориентируется по магнитному полю Почвы в полете. Способности к магниторецепции найдены и у других млекопитающих, а также у мышей, кротов а также оленей.

В конце прошлого века магнетиты были найдены в клювах некоторых птиц, включая голубей. Ученые высказали предположение, что эти минералы и важны за работу «внутреннего компаса». Но изучения в начале XXI века многих вынудили разочароваться в данной идее. В частности, в 2005 году показалась работа, в рамках которой было продемонстрировано, что магнетиты в клювах голубей не реагируют на магнитное поле Почвы.

А в 2012 году группе ученых из Университетского колледжа Лондона удалось показать, что те самые клетки с магнетитами, каковые ранее нашли в клювах голубей, являются в действительности макрофагами, неспособными к передаче электрического сигнала. Открытие машинально лишило эти клетки ответственности за магниторецепцию, заметно навредив имиджу «магнетитной» догадки.

Вторая догадка, которая собрала популярность уже в 2000-е годы, основывается на изучениях светочувствительного (к синей части спектра) белка криптохрома, расположенного в сетчатке глаза. Криптохром участвует в регуляции суточных, либо циркадных, ритмов у растений и животных. Причем существует два типа этого белка: первый видится только у беспозвоночных и регулирует суточные ритмы светозависимым методом; криптохром второго типа характерен кроме этого для позвоночных и, вероятнее, регулирует суточные ритмы независимо от света.

В соответствии с экспериментальным результатам, совершённых с целью узнать роль криптохрома в механизме магниторецепции, оба типа белка, быть может, смогут принимать участие в формировании «магнитного эмоции». Одно из самые известных и наглядных изучений в данной области было совершено в 2008 году группой из Массачусетского университета. Мушки дрозофилы были помещены в особый освещенный лабиринт, где их приучили питаться вблизи источника электромагнитного поля.

На протяжении опыта мушки не смогли отыскать путь к собственной кормушке по окончании того, как ученые «отключили» их криптохром методом блокировки ультрафиолета и синего участка в спектре освещения лабиринта. При «включении» криптохрома насекомые снова смогли с легкостью отыскать кормушку-магнит.

Эти результаты разрешили ученым высказать предположение, что криптохром все же играется определенную роль в формировании у животных «магнитного эмоции». Физиологически за исполнение таковой функции смогут отвечать особенные химические реакции, именуемые реакциями пар радикалов: под действием света определенной длины волны две части одной молекулы (либо легко близко расположенные молекулы) смогут запустить каскадную реакцию, которая трансформируется в сигнал для содержащей эту молекулу клетки.

Клетка, со своей стороны, оказывается способна передать данный сигнал мозгу. Как раз таковой механизм, быть может, лежит в базе участия криптохрома в ходе магниторецепции.

Антенна из нейронов

17 июня 2015 года на сайте издания eLife была опубликована статья, которая вдохнула в область изучения магниторецепции новую судьбу. В первый раз ученым удалось отыскать чувствительные к магнитному полю Почвы нейроны и доказать, что они отвечают за работу «магнитного эмоции» у животного — в этом случае у червя нематоды C.elegans.

Отечественный консультант доктор наук Пирс-Шимомура, один из авторов этого изучения, поведал, как команде его научной лаборатории удалось совершить это открытие. Нематода C. elegans выбрана неслучайно: ранее при изучении червей этого вида у них были отысканы молекулы, несущие ответственность за осязание и обоняние, каковые, как выяснилось, употребляются и другими животными, а также человеком.

Сотрудники лаборатории увидели, что C.elegans при перемещениях почему-то пытается к магниту для холодильника. Дабы узнать, относится ли это как-то к магниторецепции, ученые решили проверить, как будут двигаться черви в условиях динамичных магнитных полей. Червей запустили в особую трубку, около которой искусственно генерировали магнитные поля.

В то время, когда трубу ориентировали в соответствии с магнитными полюсами (к примеру, север-юг, запад-восток), нематоды ползали по трубе хаотично. В условиях же вертикальной ориентации трубы черви стали всегда ползти вниз.

«Чувство низа черви приобретали от магнитного поля Почвы, поскольку в то время, когда мы искусственно поменяли магнитное поле около трубки, то нематоды стали ползти вверх», — пояснил доктор наук. Поведение нематод всецело согласуется с тем, как эти черви в большинстве случаев мигрируют в Южном полушарии, где магнитное поле направлено вверх. Дабы выяснить, как C.?elegans ощущают магнитное поле Почвы, ученые точечно уничтожили комплект сенсорных нейронов червя посредством особых мутаций.

Повреждение одного комплекта таких сенсорных нейронов, названных AFD-нейронами, приводило к неспособности червей к остановке и магнитной ориентации вертикального перемещения.

После этого ученые поняли, что AFD-нейроны возможно активировать магнитными полями. Соответствующая реакция нейрона была взята кроме того по окончании разрушения его синаптических связей. Это доказало, что AFD-нейроны сами по себе магниточувствительны.

«AFD-нейроны на собственных финишах владеют впечатляющей структурой, напоминающей антенну, которая может функционировать подобно компасу наномасштабов и гнуться в соответствии с магнитным полем Почвы», — пояснил доктор наук.

Согласно точки зрения ученого, предстоящие изучения молекул, снабжающих магниточувствительность C. elegans, смогут привести к обнаружению подобных скрытых молекул в других животных, например, бабочках и птицах.

Так, идеальное открытие не только углубило отечественное познание феномена магниторецепции у животных, но и, быть может, приблизило нас к полному описанию физиологического механизма данной необычной способности.

Затерянный компас

Белок криптохром, содержащийся в светочувствительных рецепторах глаза, может играть роль в формировании «магнитного эмоции». Он исследовался на примере мушек-дрозофил.

Бурый кожан из рода гладконосых летучих мышей ориентируется по магнитному полю Почвы в полете. Способности к магниторецепции найдены и у других млекопитающих, а также у мышей, кротов а также оленей.

    Звезды из мира червей В отличие от многих круглых червей (нематод), Caenorhabditis Elegans не паразитирует, а живет «на свободе». C. elegans — это первый многоклеточный организм, геном которого был полностью секвенирован. У этих нематод два пола: гермафродиты и самцы.

Статья «Чувство притяжения» размещена в издании «Популярная механика» (№155, сентябрь 2015).

Интересные факты — Летучие мыши


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: