Τα πτηνά μπορούν να δουν τα μαγνητικά πεδία της Γης

Τα πτηνά μπορούν να δουν τα μαγνητικά πεδία της Γης

Οι μελέτες που διενεργήθηκαν σε δύο διαφορετικά είδη πουλιών στη Σουηδία και τη Γερμανία έδειξαν ότι το Cry4 είναι υπεύθυνο για τη λήψη μαγνητικών πεδίων στα πουλιά.

Τα ζώα και τα πτηνά σε όλο τον κόσμο είναι γνωστό ότι χρησιμοποιούν το μαγνητικό πεδίο της Γης για πλοήγηση. Η διαδικασία με την οποία συμβαίνει αυτό είναι γνωστή ως μαγνήτο υποδοχή, οι πιο δημοφιλείς χρήστες των οποίων είναι περιστρεφόμενα περιστέρια, νυχτερίδες και μύγες φρούτων. Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι αυτά τα πλάσματα μπορούν να αντιληφθούν τα μαγνητικά πεδία και να τα χρησιμοποιήσουν για να προσανατολιστούν και να βρουν το δρόμο τους - τόσο στις καθημερινές διαδρομές όσο και στις μακρές μετακινήσεις. Αλλά ακριβώς πώς αυτά τα ζώα ήταν σε θέση να επιτύχουν αυτό το κατόρθωμα παρέμεινε ένα μυστήριο;

Τώρα οι επιστήμονες έχουν βρει ισχυρές ενδείξεις που λύουν το μυστήριο στην περίπτωση πουλιών. Μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Cry4, η οποία υπάρχει στα μάτια των πτηνών, αποκρίνεται στο μαγνητισμό της γης και βοηθάει στην πλοήγηση. Το Cry4 είναι ένα μόριο φωτοϋποδοχέα που ενεργοποιείται όταν το φως πέφτει πάνω του.

Μελέτες που διεξήχθησαν σε δύο διαφορετικά είδη πουλιών στη Σουηδία και στη Γερμανία έχουν βρει στοιχεία που αποδεικνύουν ότι το Cry4 είναι υπεύθυνο για τη λήψη μαγνητικών πεδίων στα πουλιά. Αυτό λειτουργεί μόνο σε ορισμένες εντάσεις και μήκη κύματος φωτός. Έχουν αποδειχθεί ότι στην περίπτωση πουλιών, η λήψη μαγνητικών πεδίων λειτουργεί καλύτερα με το μπλε φως.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Lund της Σουηδίας μελέτησαν τους Finch Zebra που βρέθηκαν στην Αυστραλία. Μελετούσαν την έκφραση γονιδίων σε αυτά τα πουλιά σε διαφορετικά μέρη του σώματός τους σε σχέση με το Cry4 και δύο άλλα μόρια φωτοϋποδοχείς γνωστά ως Cry1 και Cry2. Τέτοια μόρια φωτοϋποδοχείς γνωστά ως crypto chromes είναι επίσης υπεύθυνα για τη διατήρηση των καθημερινών μηχανισμών και συμπεριφοράς σε πτηνά γνωστά ως κιρκάδιους ρυθμούς. Διαπιστώθηκε ότι ενώ τα Cry1 και Cry2 κυμαίνονται καθημερινά σε αρμονία με τον κιρκαδικό ρυθμό, το Cry4 παρέμεινε σταθερό κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου. Αυτό επιβεβαίωσε τις υποθέσεις τους ότι πρέπει να είναι υπεύθυνη για τη λήψη μαγνητικών πεδίων καθώς θα έπρεπε να είναι ενεργή ανά πάσα στιγμή κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Οι επιστήμονες του πανεπιστημίου Carl von Ossietzky στο Oldenburg της Γερμανίας που μελέτησαν ευρωπαϊκές ρομίνες έκαναν επίσης παρόμοια αποτελέσματα. Συγκρίθηκαν την έκφραση Cry4 σε ρομίνες που μεταναστεύουν σε κοτόπουλα που δεν είναι μεταναστευτικά και διαπίστωσαν ότι οι ρομίνες είχαν αυξημένη έκφραση του Cry4. Εκτός από αυτό, βρέθηκε επίσης ότι το Cry4 είναι επίσης συγκεντρωμένο στην περιοχή του αμφιβληστροειδούς που λαμβάνει τη μέγιστη ποσότητα φωτός.

Και οι δύο μελέτες προειδοποιούν ότι απαιτείται περισσότερη έρευνα για να καταλήξουμε οριστικά στο συμπέρασμα ότι το Cry4 είναι η πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τη λήψη μαγνητικών πεδίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι προηγούμενες μελέτες έχουν υποδείξει ότι Cry1 και Cry2 επίσης συμμετέχουν στη διαδικασία.

Ίσως έχετε διασκεδάσει να στέλνετε σύντομα μηνύματα και φωτογραφίες μέσω εφαρμογών smartphone;

Τι θα συμβεί αν είχατε ένα πουλί που θα έδινε ένα μήνυμα στον φίλο σας; Ο φίλος σας θα μπορούσε τότε να γράψει μια απάντηση που το πουλί σας θα σας φέρει πίσω.

Τα περιστροφικά περιστέρια είναι ένας τύπος κατοικίδιου περιστεριού που προέρχεται από το περιστέρι. Τα άγρια ​​περιστέρια των βράχων έχουν μια έμφυτη δυνατότητα να βρίσκουν το σπίτι τους από μεγάλες αποστάσεις. Τα σημερινά περιστέρια είναι προσεκτικά εκτραφέντα για να κάνουν το ίδιο, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς μηνυμάτων σε αυτές τις μεγάλες αποστάσεις.

Αν βρεθούν τρόποι από το σπίτι, όμως, μπορούν να βρουν το δρόμο τους πίσω σε μια εξαιρετικά σύντομη χρονική περίοδο. Στην πραγματικότητα, τα περιστροφικά περιστέρια έχουν βρεθεί ότι μπορούν να βρουν το σπίτι τους από απόσταση μόλις 1.100 μιλίων και μπορούν να ταξιδεύουν κατά μέσο όρο 50 μίλια ανά ώρα με ταχύτητες έως και 90 μίλια / ώρα!

Αυτή η ικανότητα τους έχει κάνει πολύτιμες ως αγγελιοφόροι τουλάχιστον από την εποχή των αρχαίων Αιγυπτίων. Τα περιστροφικά περιστέρια χρησιμοποιήθηκαν εκτενώς τόσο στον Α 'Παγκόσμιο Πόλεμο όσο και στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Αρκετά πουλιά έλαβαν ακόμη και μετάλλια για την υπηρεσία τους για την παροχή κρίσιμων μηνυμάτων κατά τη διάρκεια του πολέμου!

Αλλά πώς θα βρουν το δρόμο τους προς το σπίτι από τόσο μεγάλες αποστάσεις; Θα μπορούσατε να

φανταστείτε να πέσετε μακριά από 1000 μίλια μακριά και να βρεθείτε στο σπίτι σας; Μπορείτε να προσεγγίσετε έναν χάρτη, ένα smartphone ή έναν δέκτη GPS (Global Positioning System) για να σας καθοδηγήσουν στο σπίτι. Τι κάνουν τα περιστροφικά περιστέρια;

Παρά τις πολυάριθμες επιστημονικές μελέτες τα τελευταία χρόνια, κανείς δεν καταλαβαίνει πλήρως πώς τα περιστροφικά περιστέρια ταξιδεύουν πίσω προς  στο σπίτι σε μεγάλες αποστάσεις. Υπάρχουν αρκετές θεωρίες που οι ειδικοί πιστεύουν ότι εξηγούν τουλάχιστον μέρος των διαδικασιών στην εργασία.

Οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι τα περιστρεφόμενα περιστέρια έχουν τόσο πυξίδα όσο και μηχανισμούς χάρτη που τους βοηθούν να περιηγηθούν στο σπίτι. Ο μηχανισμός πυξίδας τους βοηθά να πετάξουν προς τη σωστή κατεύθυνση, ενώ ο μηχανισμός του χάρτη τους επιτρέπει να συγκρίνουν πού είναι εκεί που θέλουν να είναι (στο σπίτι).

Ο μηχανισμός πυξίδας περιστρέφεται πιθανότατα στον Ήλιο. Όπως και πολλά άλλα πουλιά, τα περιστροφικά περιστέρια μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη θέση και τη γωνία του Ήλιου για να καθορίσουν την σωστή κατεύθυνση για την πτήση. Ο μηχανισμός του χάρτη, ωστόσο, παραμένει λίγο μυστήριο.

Κάποιοι ερευνητές πιστεύουν ότι τα περιστέρια περιήγησης χρησιμοποιούν μαγνητική απεικόνιση, η οποία περιλαμβάνει τη στήριξη των μαγνητικών πεδίων της Γης για καθοδήγηση. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα περιστέρια που φιλοξενούν έχουν συγκεντρώσεις σωματιδίων σιδήρου στα ράμφη τους που θα τους επέτρεπαν να ανιχνεύουν εύκολα τα μαγνητικά πεδία.

Πιο πρόσφατες έρευνες, ωστόσο, δείχνουν ότι τα περιστροφικά περιστέρια μπορούν αντ 'αυτού να βασίζονται σε χαμηλής συχνότητας υπερήχους για να βρουν το σπίτι τους. Αυτοί οι ήχοι χαμηλής συχνότητας δεν ακούγονται για τα ανθρώπινα αυτιά, αλλά δημιουργούνται από σχεδόν τα πάντα, συμπεριλαμβανομένων των ωκεανών και του φλοιού της Γης.

Τα περιστρεφόμενα περιστέρια μπορούν να ακούσουν αυτούς τους ήχους μέχρι να αναγνωρίσουν τους ήχους εντόπισης της οικίας τους. Φυσικά, οι ερευνητές σημειώνουν επίσης ότι, όταν τα περιστέρια περιστρέφονται πιο κοντά στο σπίτι, μπορούν επίσης να καθοδηγούνται, εν μέρει, από οικεία ορόσημα, όπως ακριβώς χρησιμοποιούν οι άνθρωποι κατά την πλοήγηση.

Τα πτηνά μπορούν να δουν τα μαγνητικά πεδία της Γης, και τώρα ξέρουμε πώς αυτό είναι δυνατό.Το μυστήριο πίσω από το πώς τα πτηνά μπορούν να επιλυθούν τελικά: δεν είναι ο σίδηρος στα ράμφη τους που παρέχει μια μαγνητική πυξίδα, αλλά μια πρωτεΐνη στα μάτια τους που τους επιτρέπει να "δουν" τα μαγνητικά πεδία της Γης.

Αυτά τα ευρήματα προέρχονται από δύο μελέτες, τη μια που μελέτησε ρομίνες, κα την δεύτερη που μελέτησε σπέρματα zebra.

Η φανταστική πρωτεΐνη ματιών ονομάζεται Cry4 και αποτελεί μέρος μιας κατηγορίας πρωτεϊνών που ονομάζεται κρυπτοχρώματα - φωτοϋποδοχείς ευαίσθητοι στο μπλε φως, που βρίσκονται σε φυτά και ζώα. Αυτές οι πρωτεΐνες παίζουν ρόλο στη ρύθμιση των κιρκαδικών ρυθμών.

Υπάρχουν επίσης αποδείξεις τα τελευταία χρόνια ότι, στα πτηνά, τα κρυπτοχρώματα στα μάτια τους είναι υπεύθυνα για την ικανότητά τους να προσανατολίζονται με την ανίχνευση μαγνητικών πεδίων, μια έννοια που ονομάζεται μαγνητική απεικόνιση.

Γνωρίζουμε ότι τα πουλιά μπορούν να ανιχνεύσουν μαγνητικά πεδία μόνο αν είναι διαθέσιμα ορισμένα μήκη κύματος φωτός - συγκεκριμένα, μελέτες έχουν δείξει ότι η μαγνητική απεικόνιση των πτηνών φαίνεται να εξαρτάται από το μπλε φως.

Αυτό φαίνεται να επιβεβαιώνει ότι ο μηχανισμός είναι οπτικός, βασισμένος στα κρυπτοχρώματα, τα οποία μπορεί να ανιχνεύσουν τα πεδία λόγω της κβαντικής συνοχής.

Για να βρουν περισσότερες ενδείξεις σχετικά με αυτά τα κρυπτοχρώματα, δύο ομάδες βιολόγων θέλησαν να συνεργαστούν. Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Lund της Σουηδίας σπούδαζαν ομάδες από ζέβρες και ερευνητές από το πανεπιστήμιο Carl von Ossietzky του Oldenburg στη Γερμανία μελέτησαν ευρωπαϊκούς ρομίνους.

Η ομάδα του Lund μετρούσε την έκφραση γονιδίου τριών κρυπτοχρωμάτων, Cry1, Cry2 και Cry4, στους μυς, τους μυς και τα μάτια των ζέβρα. Η υπόθεσή τους ήταν ότι τα κρυπτοχρώματα που σχετίζονται με την μαγνητική απεικόνιση θα πρέπει να διατηρούν σταθερή υποδοχή κατά την ημέρα του κιρκάδιου.

Διαπίστωσαν ότι, όπως αναμενόταν για τα κιρκαδικά γονίδια ρολογιών, τα Cry1 και Cry2 μεταβάλλονταν καθημερινά - αλλά το Cry4 εκφράζεται σε σταθερά επίπεδα, καθιστώντας το πιθανότερο υποψήφιο για μαγνητική απεικόνιση.

Αυτό το εύρημα υποστηρίχθηκε από τη μελέτη ρoμινών, η οποία βρήκε το ίδιο πράγμα.

"Επίσης διαπιστώσαμε ότι τα Cry1a, Cry1b και Cry2 mRNA εμφανίζουν ισχυρά μοτίβα κιρκαδικής ταλάντωσης, ενώ το Cry4 δείχνει μόνο μια ασθενή κιρκαδική ταλάντωση", γράφουν οι ερευνητές.

Αλλά έκαναν και άλλα ενδιαφέροντα ευρήματα. Το πρώτο είναι ότι το Cry4 είναι συγκεντρωμένο σε μια περιοχή του αμφιβληστροειδούς που δέχεται πολύ φως - το οποίο έχει νόημα για την ελαφριά εξαρτώμενη μαγνητική απεικόνιση.

Το άλλο είναι ότι οι ευρωπαϊκές ρομίνες έχουν αυξήσει την έκφραση Cry4 κατά τη διάρκεια της μεταναστευτικής περιόδου, σε σύγκριση με τα μη μεταναστευτικά κοτόπουλα.

Και οι δύο ομάδες ερευνητών επισημαίνουν ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα πριν Cry4 μπορεί να κηρυχθεί η πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για την μαγνητική απεικόνιση.

Τα αποδεικτικά στοιχεία είναι ισχυρά, αλλά δεν είναι οριστικά και τόσο τα Cry1 όσο και τα Cry2 έχουν επίσης εμπλακεί στην  μαγνητοκατοχή.

Παρατηρώντας τα πτηνά με μη λειτουργούντα Cry4 θα μπορούσε να βοηθήσει στην επιβεβαίωση του ρόλου που φαίνεται να παίζει, ενώ άλλες μελέτες θα χρειαστούν για να καταλάβουμε το ρόλο του Cry1.

το όραμα των πουλιών

Αυτό είναι το πώς ένα πουλί μπορεί να δει μαγνητικά πεδία. Τι βλέπει λοιπόν ένα πουλί; Λοιπόν, δεν μπορούμε ποτέ να μάθουμε τι μοιάζει με τον κόσμο μέσα από τα μάτια ενός άλλου είδους, αλλά μπορούμε να πάρουμε μια πολύ ισχυρή εικασία. Σύμφωνα με ερευνητές της ομάδας Θεωρητικής και Υπολογιστικής Βιοφυσικής του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις στην Urbana-Champaign, του οποίου ο ερευνητής Klaus Schulten προέβλεψε για πρώτη φορά τα μαγνητοπερατά κρυπτοχρώματα το 1978, θα μπορούσαν να παράσχουν ένα "φίλτρο" μαγνητικού πεδίου πάνω από το οπτικό πεδίο του πουλιού - εικόνα παραπάνω.