Случайная находка
Более десяти лет назад на одной из научных конференций случай свел вместе двух ученых: орнитолога Мартина Викельски из Института поведения животных им. Макса Планка и иммунолога Кристиана Куртса из Боннского университета. Они работали в совершенно разных областях, но судьба распорядилась иначе. За чашкой кофе, в неформальной обстановке, Куртс поделился с коллегой своей профессиональной болью. Он рассказал, что макрофаги — клетки иммунной системы, которые он изучал в селезенке мышей — вели себя крайне странно. В приборах, которые использовались для разделения разных типов клеток, эти макрофаги буквально прилипали к магнитным колонкам. Это постоянно срывало эксперименты, и Куртс никак не мог понять, в чем дело.
Разгадка оказалась проста и неожиданна. Макрофаги накапливали в себе железо, которое поступало в них при переработке отработанных красных кровяных телец. Именно это железо и реагировало на магнитное поле, превращая безобидные клетки в крошечные «магнитики». Викельски, который на протяжении всей своей карьеры скептически относился к популярной теории о «глазном компасе» птиц, в этот момент осознал, что, возможно, услышал то, что приведет его к новому научному открытию. Он предположил, что, если в печени птиц есть такие же железосодержащие макрофаги, они могут служить им внутренним компасом.
Миллионы магнитных сенсоров в печени
Клеточный биолог Кливия Лисовски из Боннского университета проверила клюв, глаза, селезенку и печень голубей. Выяснилось, что магнитными свойствами обладают только макрофаги, расположенные в печени. Более того, внутри органа эти клетки соседствуют с разветвленной сетью нервов, что позволяет им передавать магнитные сигналы прямо в мозг. По сути, печень работает как встроенный компас, который подсказывает птице верное направление. Всего ученые насчитали миллионы таких клеток-накопителей. Они бездействуют в солнечную погоду, когда голуби ориентируются, но стоит небу затянуться облаками, как в дело вступает этот резервный механизм.
Чтобы доказать, что именно эти клетки отвечают за навигацию в пасмурную погоду, исследователи провели эксперимент. За 24 часа до дня, когда по прогнозу ожидалась облачность без просветов, половине из 34 подопытных голубей ввели специальный препарат. Он выборочно уничтожал железосодержащие макрофаги в печени, не затрагивая другие органы и системы. Вторая половина птиц осталась нетронутой в качестве контрольной группы.
Затем всех голубей погрузили в машину, отвезли на расстояние 19 километров от их родной голубятни и выпустили. Каждая птица была оснащена GPS-трекером, так что ученые могли в реальном времени видеть их маршруты. Голуби с сохранными иммунными клетками вернулись домой в среднем за 70 минут. Голуби с «отключенным компасом» разлетелись в разные стороны и добрались до места только на следующий день, когда выглянуло солнце. В солнечный день обе группы птиц летели прямо, без задержек, что подтвердило, что печеночный компас используется голубями как резервный механизм на случай плохой погоды.
Ученым еще предстоит выяснить, как именно железосодержащие клетки передают сигнал нервной системе, и какие участки мозга при этом активируются. Также пока неясно, есть ли аналогичный механизм у певчих птиц, летучих мышей или акул, которые тоже ориентируются по магнитному полю Земли.
