Новое исследование показало, что почтовые голуби обязаны своей удивительной способностью преодолевать большие расстояния не глазам, мозгу или клюву, а особым клеткам в печени.
Способность голубей преодолевать сотни километров и при этом находить дорогу домой долгое время ставила ученых в тупик.
Ранее существовали теории, предполагавшие, что эти птицы могут обнаруживать магнитные поля Земли с помощью светочувствительных молекул в своих глазах или крошечных магнитных частиц в клювах.
Однако ни одна из этих идей не получила убедительного экспериментального подтверждения, несмотря на десятилетия исследований.
Новое исследование показывает, что ответ может находиться в неожиданном месте – в печени.
Ученые обнаружили, что почтовые голуби могут использовать специализированные иммунные клетки в печени и селезенке для обнаружения магнитного поля Земли, что обеспечивает им внутреннюю систему навигации.
Было обнаружено, что эти иммунные клетки, называемые макрофагами, накапливают железо, одновременно разрушая старые эритроциты.
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science , накопленное железо наделяет эти иммунные клетки уникальными магнитными свойствами, включая способность реагировать на магнитное поле планеты.
Исследователи обнаружили, что после удаления макрофагов голубям стало трудно находить дорогу домой, что указывает на их ранее неизвестную роль в навигации.
«То, что в навигации птиц выглядит как „интуиция“, на самом деле может иметь физиологическую основу», — сказал Мартин Викельски, директор Института поведения животных им. Макса Планка в Германии.
«Если иммунные клетки играют роль в определении направления птицами, это коренным образом изменит наше понимание навигации», — сказал доктор Викельски.
Хотя ученым давно известно, что перелетные птицы и почтовые голуби используют магнитное поле Земли в качестве инструмента навигации, то, как именно животные обнаруживают это поле, остается одной из самых больших загадок биологии.
В этом новом исследовании было установлено, что печень и селезенка могут играть ключевую роль в навигации, объединяя знания из области иммунологии, физики и поведения животных.
В ходе исследования ученые изучили несколько органов почтовых голубей, которые ранее связывали со способностью чувствовать магнитные поля, включая глаза, клюв и мозг.
«У нас были некоторые признаки того, что печень и селезенка обладают магнитными свойствами, поскольку они разрушают красные кровяные клетки и, таким образом, накапливают много железа в организме», — сказала Кливия Лисовски, еще один автор исследования.
Среди всех проанализированных тканей и органов печень имела самую высокую концентрацию железа и демонстрировала наиболее сильную магнитную реакцию.
Дальнейшие исследования подтвердили, что за эти магнитные свойства отвечают макрофаги печени.
Затем ученые проверили, действительно ли макрофаги влияют на навигацию.
Для этого они извлекли макрофаги из печени голубей, которых обучили возвращаться в свой вольер из мест, расположенных более чем в 20 км от них, в Германии.
Исследователи обнаружили, что в пасмурные дни, когда солнце было скрыто, голуби, у которых отсутствовали макрофаги, теряли ориентацию и испытывали трудности с поиском пути домой.
Однако в солнечные дни они все еще могли успешно возвращаться, что указывает на то, что птицы используют магнитную информацию наряду с солнечными сигналами для ориентации в полете.
Затем, используя передовые методы микроскопии, ученые оценили, как информация из печени голубей передается в мозг.
Они обнаружили, что богатые железом макрофаги располагаются вблизи нервных волокон, что указывает на возможный путь передачи магнитной информации из печени в нервную систему и, в конечном итоге, в мозг.
«Эти результаты впервые предоставляют конкретные доказательства того, как магнитное поле Земли может восприниматься телом и передаваться в мозг для управления движениями», — сказал доктор Лисовски.