Magnetorecepcja, czyli zdolność do wykrywania ziemskiego pola magnetycznego przez wiele gatunków zwierząt, co umożliwia im orientację w przestrzeni, jest słabo poznana. Od dziesięcioleci dowody pokazują, że zwierzęta mogą wyczuwać pole magnetyczne i używać go do nawigacji po planecie w długodystansowych migracjach. Mechanizmy stojące za magnetycznym szóstym zmysłem pozostają zagadką. W nowych badaniach naukowcy wysunęli hipotezę, że zmysł ten pochodzi z symbiotycznej relacji z pewnymi bakteriami.
Naukowcy z Izraela, USA oraz Wielkiej Brytanii w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Philosophical Transactions of the Royal Society B” przedstawili hipotezę, z której wynika, że zwierzęta, takie jak żółwie morskie, które niezawodnie odnajdują drogę powrotną na plażę, na której się wykluły, robią to dzięki symbiotycznym związkom z określonym rodzajem bakterii.
Od pół wieku naukowcy próbują rozwikłać zagadkę, w jaki sposób niektóre zwierzęta odnajdują drogę w migracjach na odległość setek kilometrów i jakimś cudem udaje im się wrócić w to samo miejsce. Wydaje się, że ten „szósty zmysł” opiera się na polu magnetycznym Ziemi, ale do tej pory nikomu nie udało się ustalić, jakie mechanizmy za tym stoją. Nowe badania sugerują, że kluczowe w wewnętrznym kompasie zwierząt są bakterie wykorzystujące zjawisko magnetotaksji. To szczególna grupa bakterii, które orientują się wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego.
Talent niektórych zwierząt, który pozwala im podróżować po całym świecie bez użycia GPS, dotyczy wielu gatunków i są wśród nich ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki. Ludzie także mogą mieć zdolność postrzegania pól magnetycznych, chociaż dotychczasowe dowody są skąpe, ale nawet u zwierząt dokładne pochodzenie magnetycznego zmysłu pozostaje nierozpoznane.
- Poszukiwanie mechanizmu zostało zaproponowane jako jedna z ostatnich głównych granic w biologii sensorycznej i opisane tak, jakbyśmy szukali igły w stogu siana - powiedział Robert Fitak z University of Central Florida.
W jaki sposób zwierzęta mogą wykrywać pola magnetyczne? Dotychczas zaproponowano kilka poważniejszych koncepcji. Jedną z nich jest hipoteza Josepha Kirschvinka, który twierdził, że zmysł ten pochodzi z odkrytych w organizmach wielu gatunków kryształów magnetytu, które to znajdują się w pobliżu neuronów. Inna mówi, że receptorami magnetyzmu są tzw. kryptochromy, grupa białek, które znajdują się w siatkówce oka wielu gatunków. Sceptycy przekonują jednak, że ziemskie pole magnetyczne jest za słabe, by mogło zostać wykryte przez kryptochromy.
Pomimo wielu badań, żadna z zaproponowanych dotychczas koncepcji nie zdołała odpowiedzieć na pytanie, jak zwierzęta wykrywają pole magnetyczne. Fitak i jego koledzy przedstawili zupełnie inny pomysł. Według nich, istnieje możliwość, że wewnętrzny kompas pochodzi od mikrobów.
Według nowej koncepcji, zwierzęta mogą wykrywać pola magnetyczne symbiotycznie za pośrednictwem żyjących w ich organizmach bakterii - w szczególności bakterii mających tendencję do przemieszczania się w odpowiedzi na właściwości magnetyczne środowiska. Bakterie te mają organelle zwane magnetosomami, które zawierają kryształy magnetytu. Orientują się one wzdłuż linii pola magnetycznego właśnie dzięki magnetosomom.
Maleńkie mikroby "magnetyczne" mogą być tym, co leży u podstaw magnetorecepcji u większych zwierząt, poprzez pewien rodzaj wzajemnie korzystnych relacji. Naukowcy przeanalizowali istniejące dowody zebrane w trakcie badań przeprowadzonych w ciągu ostatnich kilku lat i połączyli je ze swoimi analizami.
Uczeni przeszukali jedną z największych genetycznych baz danych drobnoustrojów, znaną jako Metagenomic Rapid Annotations using Subsystems Technology, szukając obecności odpowiednich bakterii w zwierzęcych próbkach. Ich prace ujawniły po raz pierwszy, że bakterie "magnetyczne” były obecne u wielu zwierząt słynących z doskonałych umiejętności nawigacyjnych. Należą do nich Candidatus Magnetobacterium bavaricum u pingwinów i żółwi morskich karetta oraz Magnetospirillum i Magnetococcus, które znaleziono u nietoperzy nocków myszouchych i waleni biskajskich.
Być może faktycznie bakterie te nadają swojemu gospodarzowi rodzaj zmysłu magnetycznego, ale żaden z nowych dowodów nie potwierdza tego bezpośrednio, potrzebne są dalsze badania, by to dokładnie wyjaśnić.
Fitak przyznał, że naukowcy wciąż nie wiedzą, gdzie u zwierzęcia mogłyby żyć takie bakterie, ale może być tak, że są one związane z tkanką nerwową, taką jak oko lub mózg, co może wyjaśniać, jak mogą wpływać na ruch i podejmowanie decyzji przez zwierzęta. Badacz przyznał też, że obecnie trwają prace na stworzeniem testu genetycznego, który mógłby wykryć takie bakterie. Uczeni chcą także przebadać różne gatunki zwierząt z magnetorecepcją i ich tkanki.
Znalezienie odpowiedzi na pytanie, jak organizmy oddziałują z polami magnetycznymi, może pomóc ludziom zrozumieć, jak używać ziemskich pól magnetycznych do własnych celów nawigacyjnych. Może również dostarczyć informacji do badań ekologicznych na temat wpływu ludzkich modyfikacji środowiska magnetycznego, takich jak budowa linii energetycznych, na różnorodność biologiczną. Badania nad interakcją zwierząt z polami magnetycznymi mogą też pomóc w opracowaniu terapii wykorzystujących magnetyzm do dostarczania leków.
Źródło: University of Central Florida, fot. Gustavo Stahelin/UCF Marine Turtle Research Group
