Птицы могут ориентироваться по магнитному полю с помощью обогащённых железом иммунных клеток в печени.
Буквально полгода назад мы писали о том, что птицы могут чувствовать магнитное поле по электрическому току во внутреннем ухе: при изменении магнитного поля в жидкости, заполняющей каналы внутреннего уха, возникает ток индукции, который чувствуют специальные клетки. Это может быть один из механизмов, которые помогают птицам ориентироваться по геомагнитному полю. Два других механизма – из тех, что наиболее известны – предполагают, что либо птицы воспринимают магнитное поле благодаря квантовым перестройкам в белках сетчатки глаза, либо они чувствуют его по перемещениям микрокристаллов магнетита, играющих роль магнитной стрелки.
На днях в журнале Science была опубликована статья, в которой описан ещё один птичий компас. Находится он в печени: это иммунные клетки макрофаги, содержащие частицы железа. Железо они получают, перерабатывая вышедшие из строя эритроциты и их гемоглобин. У млекопитающих макрофаги занимаются утилизацией эритроцитов в селезёнке, и когда исследователи начали эксперименты с голубями, то ожидалось, что наибольшее количество частиц, реагирующих на магнитное поле, будет у них в селезёнке. Но оказалось, что лучше всего магнитные свойства проявляются в печени – соответствующий сигнал от неё, хотя и был не очень сильным, всё же в двадцать раз превышал фоновый шум магнитометра.
Железо в макрофагах голубей накапливается в комплексе с белком ферритином. Когда начали сравнивать содержание ферритинового железа, то оказалось, что в голубиной печени его намного больше, чем в селезёнке, а в клюве и в мозге его почти нет. (Клюв и мозг – главные кандидаты на роль компаса в механизме с магниточувствительными частицами и соответствующими рецепторами: предполагается, что этими рецепторами могут быть некие клетки в клюве или мозге.) Кроме того, в печени обогащённые железом макрофаги группируются около нейронов – а из опытов с млекопитающими известно, что в некоторых органах нейроны могут напрямую коммуницировать с макрофагами. Можно представить, что макрофаги птичьей печени, чувствуя изменения в магнитном поле, сообщают об этом местным нейронам, а нейроны уже передают эту информацию в мозг.
Поведенческий опыт с голубями показал, что печень, точнее, печёночные макрофаги, вполне могут работать компасом. Восемнадцати голубям вводили препарат, целенаправленно истребляющий макрофаги; ещё шестнадцати делали инъекцию с плацебо, то есть их макрофаги оставались невредимыми. Голуби были почтовыми, и через день после того, как они получали антимакрофаговый препарат, их выпускали в 19 км от дома. Эксперимент организовывали так, чтобы в день, когда голуби должны были лететь домой, была пасмурная погода – чтобы птицы не могли ориентироваться по солнцу и полагались только на геомагнитное чувство. Голубей снабжали GPS-датчиками, чтобы следить за их перемещениями.
Все птицы, получившие плацебо, быстро встали на правильный маршрут. А вот те, которым давали антимакрофаговый препарат, вели себя так, как будто они не знают, куда лететь, двигаясь то туда, то сюда. Нужное направление они смогли выбрать лишь после того, как выглянуло солнце. Если же солнце светило с утра, то и голуби сразу понимали, куда лететь. Иными словами, дело было не в каких-то побочных эффектах от препарата, а, по-видимому, именно в том, что голуби без макрофагов не чувствовали в полёте изменений магнитного поля и им приходилось использовать только солнечную навигацию.
Магнитную чувствительность макрофагов печени предстоит проверить ещё другими способами, кроме того, остаётся вопрос, как именно они передают информацию нейронам. Скорее всего, ферритин с железом, меняя своё положение в магнитном поле, взаимодействует с белками-посредниками в макрофагах, которые заставляют выйти наружу некие сигнальные молекулы – но, так или иначе, любые предположения здесь нужно подтверждать экспериментально. Пока что, наверное, можно констатировать, что механизмов магнитного чувства у птиц стало на один больше. Может быть, они даже не исключают друг друга, то есть можно представить, что птицы определяют параметры магнитного поля сразу несколькими «компасами». Но, опять же, здесь трудно говорить что-то определённое без дополнительных исследований.
Автор: Кирилл Стасевич