Почтовые голуби обязаны своей замечательной способностью преодолевать большие расстояния не глазам, мозгу или клюву, а особым клеткам в печени, сообщает новое исследование.
Способность голубей преодолевать сотни миль и все равно находить дорогу домой долгое время озадачивала ученых.
Предыдущие теории предполагали, что птицы могут обнаруживать магнитное поле Земли с помощью светочувствительных молекул в глазах или крошечных магнитных частиц в клюве.
Но ни одна из этих идей не получила убедительного экспериментального подтверждения, несмотря на десятилетия исследований.
Теперь новое исследование показывает, что ответ может крыться в неожиданном месте — в печени.
Ученые обнаружили, что почтовые голуби могут использовать специализированные иммунные клетки в своей печени и селезенке для обнаружения магнитного поля Земли, что обеспечивает их внутренней навигационной системой.
Было обнаружено, что эти иммунные клетки, называемые макрофагами, накапливают железо, расщепляя старые эритроциты.
Накопленное железо придает этим иммунным клеткам уникальные магнитные свойства, включая способность реагировать на магнитное поле планеты, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science.
Исследователи обнаружили, что когда макрофаги удаляли, голуби с трудом находили дорогу домой, что указывает на их ранее неизвестную роль в навигации.
«То, что выглядит как «интуитивное чутье» в навигации птиц, на самом деле может иметь физическую основу», — сказал Мартин Викельски, директор Института поведения животных Общества Макса Планка в Германии.
«Если иммунные клетки являются частью того, как птицы ощущают направление, это фундаментально изменит наше понимание навигации», — сказал доктор Викельски.
Хотя ученые давно знают, что перелетные птицы и почтовые голуби используют магнитное поле Земли как инструмент для навигации, то, как именно животные обнаруживают это поле, оставалось одной из величайших загадок биологии.
Это новое исследование показало, что печень и селезенка могут играть ключевую роль в навигации, объединяя знания из области иммунологии, физики и поведения животных.
В ходе исследования ученые изучили множество органов почтовых голубей, которые ранее связывали со способностью ощущать магнитные поля, включая глаза, клюв и мозг.
«У нас были некоторые подсказки, что печень и селезенка обладают магнитными свойствами, потому что они расщепляют эритроциты и, таким образом, накапливают в организме много железа», — сказала Кливия Лисовски, еще один автор исследования.
Среди всех проанализированных тканей и органов печень имела самую высокую концентрацию железа и давала самый сильный магнитный отклик.
Дальнейшие тесты подтвердили, что за эти магнитные свойства ответственны макрофаги печени.
Затем ученые проверили, действительно ли макрофаги влияют на навигацию.
Для этого они удалили макрофаги печени у голубей, которых предварительно обучили возвращаться в свои вольеры из мест, находящихся на расстоянии более 20 км в Германии.
Исследователи обнаружили, что в пасмурные дни, когда солнце было скрыто, голуби, лишенные макрофагов, теряли чувство направления и с трудом находили дорогу домой.
Однако в солнечные дни они все же могли успешно вернуться, что указывает на то, что птицы используют магнитную информацию наряду с солнечными сигналами для ориентации во время полета.
Используя современную микроскопию, ученые затем оценили, как информация от печени голубей передается в мозг.
Они обнаружили, что богатые железом макрофаги располагаются вблизи нервных волокон, что указывает на возможный путь, по которому магнитная информация передается от печени к нервной системе и, в конечном счете, в мозг.
«Эти результаты предоставляют первое конкретное доказательство того, как магнитное поле Земли может восприниматься внутри тела и передаваться в мозг для управления движением», — сказал доктор Лисовски.