Магнитные тайны голубей: как внутреннее ухо заменяет зрение для ориентации в пространстве

Эксперименты с голубями в Германии заставили учёных по-новому взглянуть на природу "шестого чувства" птиц. Оказалось, что способность ориентироваться по магнитному полю Земли может быть связана вовсе не со зрением. Ключевую роль, как показали данные, играет внутреннее ухо и крошечные электрические сигналы, возникающие при движении жидкости. Об этом сообщают исследователи из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана.

Что учёные называют магниторецепцией

Магниторецепция — это способность живых существ воспринимать магнитное поле Земли и использовать его как навигационный ориентир. Такой механизм обнаружен у самых разных животных — от насекомых до морских черепах и перелётных птиц. Для птиц он особенно важен во время дальних перелётов, когда небо закрыто облаками, а Солнце и звёзды недоступны. При этом долгое время оставался открытым вопрос, где именно магнитный сигнал преобразуется в нервный импульс, понятный мозгу.

Две теории, которые долго конкурировали

Первая гипотеза связывала магнитное чувство со зрением. Согласно ей, светочувствительные белки криптохромы в сетчатке глаза реагируют на магнитное поле, а зрительная система интерпретирует эти изменения как направление. Вторая теория делала ставку на магнетит — микроскопические кристаллы оксида железа, которые могли бы механически воздействовать на чувствительные структуры организма. Обе модели имели экспериментальные подтверждения, но ни одна не объясняла всех наблюдений.

Почему исследователи обратились к внутреннему уху

Ранее предполагалось, что магниточувствительные клетки находятся в клюве голубей. Однако в 2012 году выяснилось, что богатые железом структуры там являются макрофагами — элементами иммунной системы. После этого внимание учёных переключилось на вестибулярную систему внутреннего уха, отвечающую за чувство равновесия и движение. Она состоит из полукружных каналов, заполненных жидкостью, которая перемещается при поворотах головы.

Ещё более ста лет назад физики высказывали идею, что движение проводящей жидкости через магнитное поле может вызывать слабые электрические токи — эффект электромагнитной индукции.

Нейронные сигналы, указывающие путь

В 2012 году исследователи обнаружили у голубей нейроны в стволе мозга, которые реагировали на направление и силу магнитного поля. Эти клетки находились в вестибулярных ядрах, напрямую связанных с внутренним ухом. Позднее расчёты показали, что обычные движения головы птицы способны создавать электрические напряжения, достаточные для активации чувствительных ионных каналов в ушных клетках. Однако до недавнего времени не удавалось проследить весь путь сигнала в мозге.

Как проходил эксперимент в Мюнхене

Новое исследование под руководством Дэвида А. Кейса объединило анализ активности всего мозга и детальное изучение клеток внутреннего уха. В экранированной комнате учёные сначала компенсировали естественное магнитное поле Земли, а затем создавали контролируемое поле силой около 150 микротесла.

Активность нейронов фиксировали с помощью гена c-FOS, который "подсвечивает" недавно работавшие клетки. Эксперимент проводился в полной темноте, и при этом активировались те же зоны мозга, что ставит под сомнение зрительную модель магнитного компаса.

Полученные данные усиливают гипотезу о том, что магнитное чувство птиц связано с вестибулярной системой. Это открывает новые перспективы для понимания навигации животных и показывает, что ориентироваться в пространстве можно даже без участия зрения.