Ученые ищут, где в организме птицы спрятан магнитный компас

Орнитологи и физики из Санкт-Петербургского университета вместе с коллегами из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН и биологической станции «Рыбачий» Зоологического института РАН создали микроустройство весом менее грамма, которое позволяет локально нарушать работу «магнитного компаса» птиц, и обнаружили, что восприятие магнитного поля у птиц вряд ли может быть связано со светочувствительным белком криптохромом в сетчатке глаз, хотя до сих пор именно фотохимические реакции в криптохроме считались основным биофизическим механизмом магнитного восприятия птиц.

Птицы для ориентации используют несколько источников информации: солнце, звезды, ландшафт, запахи, а также параметры магнитного поля Земли. Чувствительность птиц к магнитному полю давно доказана в экспериментах, но что именно в организме птиц обеспечивает такую чувствительность, остается неясным. Ученые установили, что работа магнитного компаса птицы может быть нарушена, если всё ее тело подвергается воздействию слабого колеблющегося магнитного поля (OMF) в мегагерцевом диапазоне. В 2018 году международная группа исследователей, в которую входили ученые из Санкт-Петербургского университета, также определила, что данные «магнитной карты» передаются в мозг птицы через офтальмологические ветви тройничного нерва.

Согласно одной из теорий, объясняющих способность перелетных птиц воспринимать магнитное поле, ее обеспечивают молекулы светочувствительного белка криптохрома. Они расположены в сетчатке глаза птицы. Исход фотохимических реакций внутри этого белка зависит от интенсивности и направления магнитного поля. Чтобы проверить, действительно ли птичий магнитный компас встроен в сетчатку, исследователи из Санкт-Петербургского университета решили применить OMF локально к глазам птицы. Теоретически это должно было нарушить ориентацию птицы.

Для этого ученые создали устройства весом 0,95 грамма, которые содержат магнитную катушку и высокочастотный генератор, питаемый от часовой батарейки. Поскольку устройства очень малы, генерируемое ими колеблющееся магнитное поле могло быть применено локально к глазам птицы. Долгое время ученые выбирали нетоксичный клей для закрепления устройств на голове птицы. В итоге это оказался клей для ресниц.

Фото: Санкт-Петербургский университет

Для эксперимента были выбраны садовые камышевки (Acrocephalus dumetorum) — перелетные птицы, распространенные на большей части территории Европы, а зиму проводящие в Африке. Птицы были пойманы во время осенней миграции на биологической станции «Рыбачий» на Куршской косе. После серии экспериментов было установлено, что птицы с подключенными переносными устройствами, как во включенном, так и в выключенном состоянии, ведут себя одинаково, сохраняя типичное направление своего полета в это время года — на юго-запад. Если же в экспериментальной камере включали большое устройство OMF, действующее на всё тело птицы, они демонстрировали явную дезориентацию.

«Наши результаты ставят под сомнение преобладающую фотохимическую теорию магнитного компаса птиц. Они указывают на существование других компонентов системы магниторецепции птиц, чувствительных к OMF», — говорит Юлия Бояринова, один из ведущих авторов исследования, доцент кафедры зоологии позвоночных Санкт-Петербургского университета. В последующих экспериментах ученые будут искать другие места в теле птицы, где может скрываться рецептор магнитного поля.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.