Το πώς τα περιστέρια μπορούν να ταξιδέψουν εκατοντάδες μίλια και εξακολουθούν να βρίσκουν το δρόμο για το σπίτι τους απασχολεί τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες. Νέα έρευνα δείχνει ότι η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε ένα απροσδόκητο μέρος: το συκώτι.
Σύμφωνα με δημοσιευμένη μελέτη επιστήμηΤα περιστέρια μπορούν να ανιχνεύσουν το μαγνητικό πεδίο της Γης χρησιμοποιώντας ειδικά κύτταρα του ανοσοποιητικού στο συκώτι τους, δίνοντάς τους ένα εσωτερικό σύστημα πλοήγησης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα κύτταρα, που ονομάζονται μακροφάγα, διασπούν τα παλιά ερυθρά αιμοσφαίρια και αποθηκεύουν σίδηρο. Ο σίδηρος δίνει στα κύτταρα μοναδικές μαγνητικές ιδιότητες που τους επιτρέπουν να ανταποκρίνονται στο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη. Όταν τα κελιά μετακινούνται, τα περιστέρια αγωνίζονται να βρουν το δρόμο για το σπίτι τους, δείχνοντας έναν άγνωστο μέχρι τώρα ρόλο στην πλοήγηση.
“Δεν περιμέναμε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος να λειτουργούν ως αισθητήρες για μαγνητικά πεδία. Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν έναν προηγουμένως άγνωστο μηχανισμό για τη μαγνητική αντίληψη στα ζώα”, δήλωσε ο καθηγητής Κρίστιαν Κουρτς, διευθυντής του Ινστιτούτου Μοριακής Ιατρικής και Πειραματικής Ανοσολογίας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης και ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της μελέτης.
«Αυτό που φαίνεται να είναι ένα «αίσθημα εντέρου» στην ναυσιπλοΐα των πτηνών μπορεί στην πραγματικότητα να έχει φυσική βάση», πρόσθεσε ο καθηγητής Martin Wikelski, διευθυντής του Ινστιτούτου Max Planck για τη Συμπεριφορά των Ζώων και άλλος ένας από τους ανώτερους συγγραφέας της μελέτης.
Η μακρά αναζήτηση για τη μαγνητική αίσθηση των πτηνών
Οι επιστήμονες γνώριζαν από καιρό ότι τα περιστέρια και τα αποδημητικά πουλιά χρησιμοποιούν το μαγνητικό πεδίο της Γης ως μια σειρά εργαλείων για ναυσιπλοΐα. Ωστόσο, το πώς ακριβώς τα ζώα ανιχνεύουν αυτό το πεδίο παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας.
Με τα χρόνια, οι ερευνητές έχουν προτείνει διάφορες δυνατότητες. Ορισμένες θεωρίες έχουν προτείνει ότι τα πουλιά μπορούν να ανιχνεύσουν μαγνητικά πεδία μέσω των ευαίσθητων στο φως μορίων στα μάτια τους. Άλλοι επισημαίνουν μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια στα χείλη τους. Παρά την πολυετή έρευνα, καμία ιδέα δεν έχει λάβει ισχυρή πειραματική επιβεβαίωση.
Η νέα μελέτη συνδυάζει την ανοσολογία, τη φυσική και την εμπειρογνωμοσύνη στη συμπεριφορά των ζώων για να δώσει μια διαφορετική εξήγηση. Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Βόννης, το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης, το Πανεπιστήμιο του Ντούισμπουργκ-Έσσεν και το Ινστιτούτο Συμπεριφοράς των Ζώων Max Planck (MPI-AB).
Τα πλούσια σε σίδηρο κύτταρα του ήπατος παρουσιάζουν ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες
Για να προσδιορίσουν πού μπορεί να εμφανιστεί η μαγνητική αίσθηση, οι ερευνητές εξέτασαν πολλά όργανα που προηγουμένως σχετίζονταν με τη μαγνητική αίσθηση, συμπεριλαμβανομένων των ματιών, των χειλιών και του εγκεφάλου. Ανέλυσαν επίσης το ήπαρ και τον σπλήνα χρησιμοποιώντας τεχνικές γνωστές ως «παλμική μαγνητομετρία δείγματος» και «μαγνητικό κυτταρικό διαχωρισμό».
«Είχαμε κάποιες ενδείξεις ότι το ήπαρ και ο σπλήνας έχουν μαγνητικές ιδιότητες, επειδή διασπούν τα ερυθρά αιμοσφαίρια και επομένως αποθηκεύουν πολύ σίδηρο στο σώμα», δήλωσε η πρώτη συγγραφέας Δρ.
Τα αποτελέσματα ήταν ενδιαφέροντα. Από όλους τους ιστούς που μελετήθηκαν, το ήπαρ έχει την υψηλότερη συγκέντρωση σιδήρου και παρήγαγε την ισχυρότερη μαγνητική απόκριση.
“Το οξείδιο του σιδήρου κρυσταλλώνεται σε νανοσωματίδια που κάνουν τα κύτταρα υπερπαραμαγνητικά και ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία. Βρήκαμε την ισχυρότερη μαγνητική απόκριση στον ηπατικό ιστό”, πρόσθεσε ο καθηγητής Wolf Wiedewald του Πανεπιστημίου του Duisburg-Essen.
Περαιτέρω έρευνα αποκάλυψε ότι τα μακροφάγα του ήπατος είναι υπεύθυνα για αυτές τις μαγνητικές ιδιότητες.
Οι δοκιμές πλοήγησης αποκαλύπτουν σημαντικό ρόλο
Οι ερευνητές στη συνέχεια εξέτασαν εάν τα μακροφάγα επηρέασαν πράγματι την πλοήγηση.
Στο MPI-AB στο Konstanz της Γερμανίας, τα περιστέρια εκπαιδεύτηκαν να επιστρέφουν στο κλουβί τους από τοποθεσίες που βρίσκονται πάνω από είκοσι χιλιόμετρα μακριά. Οι επιστήμονες αφαίρεσαν τα μακροφάγα του ήπατος και παρατήρησαν πώς λειτουργούσαν τα πουλιά.
Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες. Τις συννεφιασμένες μέρες, όταν ο ήλιος ήταν κρυμμένος, τα περιστέρια που δεν είχαν μακροφάγα έχασαν τον προσανατολισμό τους και δυσκολεύονταν να πλοηγηθούν στο σπίτι. Τις ηλιόλουστες μέρες, ωστόσο, επέστρεφαν με επιτυχία, βασιζόμενοι ίσως στον Ήλιο ως ένδειξη πλοήγησης και όχι στο μαγνητικό πεδίο της Γης.
Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα πουλιά χρησιμοποιούν ηλιακά σήματα καθώς και μαγνητικές πληροφορίες για να προσανατολιστούν κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Πώς φτάνουν τα μαγνητικά σήματα στον εγκέφαλο;
Αφού δημιούργησαν μια σύνδεση μεταξύ των ηπατικών κυττάρων και της πλοήγησης, οι ερευνητές αναζήτησαν έναν τρόπο με τον οποίο οι πληροφορίες θα μπορούσαν να ταξιδέψουν στον εγκέφαλο.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, διαπίστωσαν ότι τα πλούσια σε σίδηρο μακροφάγα κάθονται κοντά σε νευρικές ίνες. Αυτός ο μηχανισμός προτείνει μια πιθανή οδό μέσω της οποίας η μαγνητική πληροφορία μπορεί να μεταδοθεί από το ήπαρ στο νευρικό σύστημα και τελικά στον εγκέφαλο.
Ο Λισόφσκι είπε: «Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν τις πρώτες στέρεες ενδείξεις για το πώς το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορεί να ανιχνευτεί μέσα στο σώμα και να μεταδοθεί στον εγκέφαλο για να ελέγξει την κίνηση».
Η μελέτη συγκεντρώνει πολλές καθιερωμένες βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού του σιδήρου και της επικοινωνίας μεταξύ του ανοσοποιητικού και του νευρικού συστήματος, για να εξηγήσει πώς τα ζώα μπορούν να ανιχνεύσουν μαγνητικά πεδία.
«Η πλοήγηση των ζώων είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά φαινόμενα στη φύση», λέει ο Wikelski. «Εάν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού αποτελούν μέρος του τρόπου με τον οποίο προσανατολίζονται τα πουλιά, θα αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε την πλοήγηση».
Implications Beyond Birds
Αν και τα αποτελέσματα απαντούν σε σημαντικά ερωτήματα, πολλά παραμένουν. Οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη καθορίσει ακριβώς πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τα σήματα από αυτά τα κύτταρα.
Η ανακάλυψη μπορεί να έχει ευρύτερες επιπτώσεις πέρα από τα περιστέρια. Ζώα όπως οι καρχαρίες είναι γνωστό ότι πλοηγούνται αποτελεσματικά χωρίς να βασίζονται στο φως, αυξάνοντας την πιθανότητα ότι άλλα είδη μπορεί να έχουν παρόμοιους μηχανισμούς.
Οι ερευνητές προτείνουν ότι πολλά ζώα και ακόμη και άνθρωποι μπορεί να ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία με τρόπους που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί.
