Раскрыта загадка внутреннего компаса птиц Исследователи из Оксфордского и Ольденбургского университетов воспроизвели в лаборатории механизм магниторецепции у перелётных птиц. Своим открытием они поделились в журнале Nature. Credit: University of Illinois at Urbana-Champaign Магниторецепция — это способность организмов ощущать магнитное поле Земли, которая помогает им ориентироваться на местности. Когда-то гипотеза, что животные воспринимают геомагнитное поле казалась нереальной и физикам, и биологам. И это неудивительно — напряженность магнитного поля Земли значительно меньше, чем у обычного магнитика на холодильнике. С тех пор, спустя более полувека, уже доказано, что магниторецепцией обладают некоторые бактерии и многие животные. Среди них пчёлы, бабочки монарх, черепахи, летучие мыши и, конечно, же птицы — им, путешествующим на дальние расстояния, особенно важно иметь что-то вроде встроенного компаса, который всегда подскажет дорогу. Магниторецпции посвящено множество исследований, но их результаты порой противоречивы. Одной из основных теорий, объясняющей этот механизм у птиц, считается модель радикальных пар. Предполагается, что птицы могут использовать в качестве магниторецеторов светочувствительные белки криптохромы. Криптохромы содержат флавиновый кофактор (FADH) и три остатка триптофана. Строение криптохрома Credit: SPIE Newsroom Под действием света электроны между триптофанами и флавином перераспределяются, из-за чего образуется устойчивые радикальные пары — именно они, как предполагается, и чувствительны к магнитному полю. В зависимости от своей формы они выделяют немного разные продукты реакции. Если птица меняет направление, то меняется и химический отклик. Продукты этих реакций воздействуют на нейроны головного мозга, но молекулярные механизмы передачи сигнала пока плохо изучены. В июне этого года исследователи из Оксфордского и Ольденбургского университетов приблизилась к разгадке природы магниторецепции Методами генной инженерии ученые создали рекомбинатный криптохром 4 (CRY4) — белок, который содержится в колбочках сетчатки зарянки (малиновка, Erithacus rubecula), небольшой мигрирующей птички отряда воробьинообразных. Также исследователи получили рекомбинантные белки двух не мигрирующих птиц: курицы (Gallus gallus) и голубя (Columba livia). Затем с помощью магнитно-резонансных и оптических методов учёные изучили роль криптохрома в магниторецепции и экспериментально продемонстрировали, как электроны движутся в нем. Также они выявили, что криптохром путешественницы-малиновки значительно более чувствителен к магнитным полям, чем белки домоседов — куриц и голубей. Последовательность передачи электронов в криптохроме. Credit: Nature «Это первые результаты, которые экспериментально подтверждают, что белок из сетчатки перелётной птицы чувствителен к магнитным полям», — говорят авторы исследования. Но важно отметить, что ученые изучали изолированные белки и применяли магнитные поля сильнее, чем магнитное поле Земли. «Теперь важно показать, как это происходит в глазах птиц», — подчеркивают исследователи. Но такие эксперименты пока технически невозможны. Однако авторы считают, что выявленные белки могут быть более чувствительными в своей естественной среде. В клетках сетчатки они, вероятно, закреплены и выровнены, что увеличивает их чувствительность к направлению магнитного поля. Текст: Вера Васильева Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird by Jingjing Xu et al in Nature. Published June 2021. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03618-9
