Rondwormen, fruitvliegjes, vlinders, vissen, duiven, vleermuizen gebruiken het aardmagnetisch veld voor navigatie. Een persoon wordt van dergelijke vermogens beroofd en zonder speciale apparaten verdwaalt hij. Hoe het natuurlijke biocompas werkt - in het materiaal van RIA Novosti.
Wormen denken
De rondworm Caenorhabditis elegans, die de laagste sport in het dierenrijk bezet, heeft een kleine uitgroei in de hersenen, aan het uiteinde van het AFD-neuron, vergelijkbaar met een microscopisch kleine televisieantenne. Dit is een bio-kompas waarmee de worm door de bodem navigeert.
Dankzij het biocompas gaat de worm naar beneden op zoek naar voedsel. In een experiment van wetenschappers van de Universiteit van Texas (VS) verloren wormen hun oriëntatie en bewogen ze chaotisch als het magnetische veld om hen heen werd vervormd. Verdere experimenten toonden aan dat het traject ook afhangt van in welk deel van de wereld de wormen zijn geboren en grootgebracht. Zo bewogen de "inheemse Texanen" zich parallel aan het aardoppervlak, en de Hawaiiaanse, Britse en Australische wormen - onder een hoek die overeenkwam met de vervorming van de magnetische veldlijnen die kenmerkend zijn voor hun geboorteplaatsen.
Een procesbiocompass in de hersenen van een nematodenworm / illustratie door RIA Novosti.
Vis snuiven
Promotie video:
Bij vissen bevindt zich in de neus een biocompas dat reageert op het aardmagnetische veld. Wetenschappers van de Universiteit van Ludwig Maximilian (Duitsland) waren in staat om cellen te isoleren uit de neus van regenboogforel (Oncorhynchus mykiss), die deeltjes magnetiet bevatte, een mineraal dat een belangrijke rol speelt in het vermogen van sommige levende organismen om de bewegingsrichting te bepalen. Volgens onderzoekers zijn er in het nasale gebied van elk individu tien tot honderd van dergelijke cellen, waardoor de vissen niet alleen de richting naar het noorden kunnen bepalen, maar zich ook kunnen oriënteren in lengte- en breedtegraad.
Wetenschappers geloven dat het dankzij de overgevoelige neus is dat de forel driehonderd kilometer van de rivieren naar de zee reist en na een paar jaar terugkeert naar de plaats waar hij is geboren.
Dankzij de speciale cellen in het neusgebied keert regenboogforel altijd terug naar de plaats waar hij is geboren / CC BY 2.0 / Jon Nelson.
Insecten zijn afhankelijk van eiwitten
Fruitvliegen hebben ook hun eigen biocompas - het is een structuur van twee eiwitten die op het oppervlak van celmembranen worden gevormd. Cryptochrome (Cry) stelt cellen in staat blauw en ultraviolet licht waar te nemen. De belangrijkste functie van het tweede eiwit (CG8198) is de regulatie van bioritmen in het lichaam, maar vormt in combinatie met cryptochroom een soort nanonaald. De centrale as is CG8198 en de schaal is Cry.
Zo'n naald is, net als een kompasnaald, uitgelijnd, zelfs met een zwak magnetisch veld. Tijdens de studie moesten Chinese wetenschappers metalen instrumenten vervangen door plastic, aangezien de eiwitstructuren die bestudeerd werden sterk gemagnetiseerd waren en aan het metaal gehecht waren.
Het open eiwitcomplex werd MagR (magnetische receptor) genoemd. Hoe het precies werkt, is nog onduidelijk, maar wetenschappers hebben gesuggereerd dat eiwitten, die signalen naar het zenuwstelsel sturen, Drosophila helpen te begrijpen waar het noorden is.
Drosophila voelt het magnetische veld van de aarde dankzij het MagR-eiwitcomplex / Foto: Muhammad Mahdi Karim.
Vogels tellen en meten
Monarchvlinders en sommige vogels, met name duiven, hebben een magnetische receptor. Bij vogels wordt een soort cryptochroom, Cry 1a, aangetroffen in cellen van het netvlies die gevoelig zijn voor blauwe en ultraviolette stralen, en het reageert pas op een magnetisch veld na activering van licht. Maar zelfs dat verklaart niet helemaal hoe het navigatiesysteem van de vogel werkt. Inderdaad, bij het oriënteren in de ruimte gebruiken vogels twee "bio-navigatiekaarten" tegelijk - geur en magnetisch.
Dankzij de magnetische vogel onderscheiden ze de richtingen naar het noorden en zuiden, berekenen ze de lengtegraad, meten ze de declinatie (het verschil tussen het magnetische en het geografische noorden) van het magnetisch veld van de aarde, dit helpt hen om zich te oriënteren en de route te corrigeren.
Wetenschappers geloven dat vogels het grootste deel van de weg reizen op basis van het magnetische veld, en geuren spelen een belangrijkere rol aan de finish. De duiven waarmee de neusgaten verstopt waren, sneden de reukzenuw door, vernietigden het reukepitheel door de snavel te wassen met een waterige oplossing van zinksulfaat en brachten meer tijd door met het terugkeren naar hun duiventil dan gewone vogels.
Niet alle wetenschappers zijn het erover eens dat Cry 1a-eiwit vogels dient voor navigatie / CC BY-SA 2.5 / Alan D. Wilson / Feral Rock Dove in het Burnaby Lake Regional Park in Burnaby, BC, Canada.
Vleermuizen Neem contact op met de zon
In 2016 ontdekten wetenschappers van het Max Planck Institute for the Study of the Brain (Duitsland) het navigatie-eiwit Cry, of zijn variant Cry 1a, in de cellen van negentig zoogdiersoorten. En bijvoorbeeld knaagdieren en vleermuizen, die duidelijk reageren op magnetische velden, hadden dit eiwit niet.
Sommige soorten vleermuizen - in het bijzonder de grote vleermuis (Myotis myotis) - corrigeren niet alleen hun vlucht volgens het magnetische veld van de aarde, maar controleren ook dagelijks hun biocompas tegen de zon - meer precies, tegen het gepolariseerde licht, dat het helderst is bij zonsondergang.
Dit werd bevestigd door de experimenten van Duitse en Bulgaarse wetenschappers. Vleermuizen werden tijdens zonsondergang in een gemodificeerd magnetisch veld (90 graden naar het oosten verschoven) geplaatst. Sommige dieren zaten in containers en konden de stralen van de ondergaande zon niet zien. Als gevolg hiervan weken ze bij het loslaten af van de koers door de hellingshoek van de balken in de dozen en gingen ze op een dwaalspoor. Muizen die hun gevoelens met de zon konden vergelijken, ondervonden dergelijke moeilijkheden niet en keerden veilig terug naar hun geboortegrot.
Biocompass voor mensen
Bij mensen is er geen proces in de hersenen, geen cellen met magnetiet, geen navigatie-eiwitten in cellen. Hij verdwaalt zonder speciale apparaten, als er geen hoge oriëntatiepunten op de route zijn. Dit gebeurt vaak in het bos.
De Amerikaanse ingenieurs Liviu Babitz en Scott Cohen stellen voor dit misverstand te corrigeren door een implantaat te gebruiken dat als een biocompas fungeert - zoals bij dieren. Een siliconen apparaat zo groot als een luciferdoosje trilt elke keer dat iemand naar het noorden draait. De uitvinders hebben een biocompass onder hun huid geïmplanteerd.
Alfiya Enikeeva
