Голуби ориентируются по иммунным клеткам в печени в условиях плохой видимости

Новости МирТесен

Как голуби способны преодолевать значительные расстояния и при этом не терять ориентацию? По мнению ученых, ответ на этот вопрос кроется не в структуре мозга или зрительной системе птиц, а в их печени. Новое исследование показало, что иммунные клетки, расположенные в печени голубей, способны воспринимать магнитное поле Земли, что позволяет им ориентироваться в пространстве.

Ученые уже давно, на протяжении многих лет, установили, что перелетные птицы и почтовые голуби используют геомагнитное поле (магниторецепцию) для навигации, особенно когда другие ориентиры скрыты, например, в пасмурную погоду или в темное время суток. Магниторецепция позволяет птицам определять свое местоположение и выбирать верный курс, но принципы работы этого механизма до сих пор остаются неразгаданной тайной в биологии.

Существуют различные гипотезы, объясняющие этот феномен. Среди них – предположение о том, что птицы способны воспринимать магнитные поля благодаря светочувствительным молекулам в органах зрения или с помощью микроскопических магнитных включений, расположенных в клюве. Однако ни одна из этих теорий на данный момент не имеет достаточных экспериментальных доказательств.

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science, в качестве альтернативного объяснения магниторецепции у птиц был предложен другой механизм. Исследователи, объединившие иммунологов из Боннского университета, физиков из Университета Дуйсбург-Эссен и орнитологов из Института изучения поведения животных Общества Макса Планка (Германия), установили, что в качестве сенсоров, воспринимающих магнитное поле у голубей, выступают макрофаги — иммунные клетки, находящиеся в печени.

Предыдущие исследования показали, что макрофаги селезенки как у мышей, так и у людей демонстрируют магнитные характеристики. Это обусловлено тем, что макрофаги разрушают поврежденные или состарившиеся эритроциты. В ходе этого процесса железо высвобождается из гемоглобина. Данный металл аккумулируется внутри макрофагов в виде нанокапсул ферритина – белкового комплекса, обеспечивающего связывание железа и препятствующего его токсическому воздействию. Исследователи выдвинули гипотезу о возможности аналогичного механизма у птиц.

Для оценки магнитных характеристик тканей голубей, ученые применили методики вибрационной магнитометрии и магнитной сепарации клеток, проведя исследования различных органов, включая внутреннюю и внешнюю поверхности клюва, мышцы, мозг, глаза, а также селезенку и печень. Полученные данные подтвердили предположение о наличии магнитных свойств у макрофагов: в ходе всех проведенных испытаний наибольшая концентрация железа была зафиксирована в печени, а макрофаги, содержащиеся в ней, продемонстрировали максимальную реакцию на воздействие магнитных полей.

Для подтверждения роли макрофагов печени в процессе навигации, исследователи провели ряд экспериментов с голубями, которые были обучены возвращаться в свой вольер с расстояния, превышающего 20 километров. В ходе этих экспериментов было установлено, что в условиях пасмурной погоды, когда солнечный свет был заслонен облаками, голуби, у которых были удалены макрофаги из печени, демонстрировали дезориентацию. В то же время, в ясные дни они успешно находили дорогу домой, вероятно, используя для ориентации солнечный свет.

Экспериментальные данные подтвердили, что ориентация голубей в отсутствие привычных ориентиров и восприятие геомагнитного поля обеспечивается печенью, а именно иммунными клетками, находящимися в ней. В ходе исследования ученые также проследили, каким образом сигналы, генерируемые печенью, доходят до мозга. С помощью электронной микроскопии было установлено, что макрофаги, содержащие железо, сконцентрированы в печени в непосредственной близости к нервным волокнам, которые, вероятно, выполняют функцию передачи информации.

Исследование выявило ранее неизвестный способ, которым животные ощущают магнитное поле. Также получены первые убедительные данные, подтверждающие, что магнитное поле Земли способно воздействовать на организм и передаваться в мозг, влияя на процессы ориентации и передвижения.