Секрет невероятной навигации голубей нашелся в их печени

Ученые десятилетиями ломали голову над тем, как голуби могут преодолевать сотни километров и безошибочно возвращаться домой. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что ответ кроется в неожиданном месте — в печени.

Согласно исследованию, голуби могут использовать специализированные иммунные клетки в своей печени для обнаружения магнитного поля Земли, что обеспечивает их внутренней навигационной системой. Исследователи обнаружили, что эти клетки, называемые макрофагами, накапливают железо, расщепляя старые эритроциты. Железо придает клеткам уникальные магнитные свойства, которые позволяют им реагировать на магнитное поле планеты. Когда эти клетки удаляли, голуби с трудом находили дорогу домой, что указывает на ранее неизвестную роль в навигации.

«Мы вообще не ожидали, что иммунные клетки будут действовать как сенсоры магнитных полей. Наши результаты раскрывают ранее неизвестный механизм магнитного восприятия у животных», — говорит профессор Кристиан Куртс, директор Института молекулярной медицины и экспериментальной иммунологии Университетской больницы Бонна и один из соавторов исследования.

«То, что в навигации птиц выглядит как „интуиция", на самом деле может иметь физическую основу», — добавляет профессор Мартин Викельски, директор Института поведения животных Общества Макса Планка и другой соавтор исследования.

Ученые давно знали, что почтовые голуби и перелетные птицы используют магнитное поле Земли как один из инструментов для навигации. Однако то, как именно животные обнаруживают это поле, оставалось одной из величайших загадок биологии. Новое исследование предлагает иное объяснение, объединяя знания из области иммунологии, физики и поведения животных.

Чтобы определить, где может происходить магнитное восприятие, исследователи изучили несколько органов, ранее связываемых с магниторецепцией, включая глаза, клюв и мозг. Они также проанализировали печень и селезенку, используя методы «вибрационной магнитометрии» и «магнитного разделения клеток». Среди всех изученных тканей печень содержала самую высокую концентрацию железа и давала самый сильный магнитный отклик. Дальнейшие исследования показали, что за эти магнитные свойства ответственны макрофаги печени.

Затем исследователи проверили, влияют ли макрофаги на навигацию. В Институте поведения животных Общества Макса Планка в Констанце (Германия) голубей обучили возвращаться в свой вольер с расстояния более двадцати километров. Ученые удалили макрофаги печени и наблюдали за поведением птиц. Результаты зависели от погоды. В пасмурные дни, когда солнце было скрыто, голуби, лишенные макрофагов, теряли чувство направления и с трудом находили дорогу домой. В солнечные дни, однако, они успешно возвращались, вероятно, полагаясь на солнце как на навигационный ориентир вместо магнитного поля Земли.

Используя электронную микроскопию, исследователи обнаружили, что богатые железом макрофаги расположены вблизи нервных волокон. Такое расположение предполагает возможный путь, по которому магнитная информация может передаваться от печени в нервную систему и, в конечном итоге, в мозг.

Хотя полученные результаты отвечают на важные вопросы, многие из них остаются. Исследователям еще предстоит точно определить, как мозг обрабатывает сигналы, поступающие от этих клеток. Открытие может иметь более широкие последствия, выходящие за рамки голубей. Исследователи предполагают, что многие животные, и, возможно, даже люди, могут реагировать на магнитные поля способами, которые еще не до конца изучены.