CHAMPAIGN, Ill. – A szem és az agy idegrétegeiben található kék fény fotoreceptor felkeltette az Illinoisi Egyetem kutatóinak figyelmét, akik azt a mágneses iránytűt keresik, amely segítségével a vándormadarak és sok más élőlény otthonra találhat. a Föld mágneses tere.
A receptor – a kriptokróm – köztudottan kiemelkedő szerepet játszik az állatok éjjel-nappali ritmusának szabályozásában. A Biophysical Journal februári számában az UI tudósai most arról számoltak be, hogy kémiai kísérletek és számítógépes modellezések azt mutatják, hogy a kriptokróm olyan neurokémiai reakció helyszíne lehet, amely lehetővé teszi például a madarak számára, hogy feldolgozzák a mágneses mezőből származó vizuális nyomokat, és az úton maradjanak.
„Az olyan változatos állatok, mint a vándormadarak, a szalamandra, a lazac vagy a hörcsög, a geomágneses mezőt használják a tájékozódáshoz” – mondta Klaus Schulten, az UI Swanlund fizika tanszékének vezetője és a Beckman Institute for Advanced Science and Technology professzora.. "Tudjuk, hogyan működik egy ilyen iránytű baktériumokban, és tudjuk, hogy a mágneses iránytű képessége széles körben elterjedt az állatokban. De rejtély volt, hogyan érhető el a magnetorecepció magasabb rendű állatokban."
A tipikus biomolekulák túl gyengén lépnek kölcsönhatásba a Föld mágneses terével ahhoz, hogy megváltoztassák kémiai reakcióik lefolyását. Korábbi kísérleteiben Schulten kimutatta, hogy bizonyos kémiai reakciókat, amelyekben úgynevezett gyökpárok vesznek részt, gyenge mágneses mezők is befolyásolhatnak, például egy ajtómágnesét. A korábbi kutatások csak olyan eseteket azonosítottak, amikor a baktériumok egésze, mágneses részecskékkel teli, iránytűként irányul, hogy a megfelelő irányba úszhasson.
Schulten csapata, köztük Thorsten Ritz doktorandusz, elméleti bizonyítékot talált arra vonatkozóan, hogy a kriptokrómokat magában foglaló biokémiai reakciót befolyásolhatja a Föld erősségű mágneses tér. A számítások a kvantummechanika összetett egyenletei által leírt alapvető fizikán alapultak. A National Institutes of He alth és a Roy J. Carver Charitable Trust finanszírozta a munkát.
A vándormadarak és más állatok sok esetben nem tudnak különbséget tenni észak és dél között pusztán a mágneses információ alapján. Csak a mágneses erővonalak és a horizont szögét tudják érzékelni, amit Schulten szerint a vizuális modulációs minták szimmetriái magyaráznak.
Ha a kriptokrómokban a gyökpár-reakciókat fotorecepcióval kapcsolnák össze az állatok látásával, a mágneses tér módosítaná a látásérzékenységet – fogalmazott Schulten. Az állatok úgy „látják” a geomágneses teret, hogy vizuális képeikre rárakják a mező irányára vonatkozó információkat.
A viselkedésbiológusok tesztelték Schulten elméletét. Azt találták, hogy sok mágneses válaszhoz fényre van szükség, és egyes állatok tájolása ingadozó volt, amikor monokromatikus vörös fénynek voltak kitéve. Az ilyen eredmények megerősítették az elméletet, mondta Schulten és Ritz, mivel a gyökpáros reakciókhoz egy bizonyos energiaküszöb feletti fényre van szükség.
"Az általunk talált vizuális modulációs minták meglepő egyetértést mutatnak" - mondta Schulten. "A megfoghatatlan magnetoreceptor utáni vadászat még nem ért véget, de egy új, ígéretes számot adtunk."
