«Шестое чувство» у животных распространено больше, чем считалось ранее
Исследование с использованием плодовых мушек, проведенное исследователями из университетов Манчестера и Лестера при поддержке Национальной физической лаборатории, показало, что способность животного мира ощущать магнитное поле может быть более распространенной, чем считалось ранее.
Статья, опубликованная в журнале Nature, делает значительный шаг вперед в нашем понимании того, как животные ощущают и реагируют на магнитные поля в окружающей их среде.
Это новое знание также может позволить разработать новые инструменты измерения, в которых активность биологических клеток, в том числе потенциальных клеток человека, можно избирательно стимулировать с помощью магнитных полей.
Команда впервые показала, что молекула, присутствующая во всех живых клетках, называемая флавинадениндинуклеотидом (сокращенно ФАД), может в достаточно больших количествах придавать магнитную чувствительность биологической системе.
Ученым уже известно, что такие виды, как бабочка монарх, голубь, черепаха и другие животные, используют магнитное поле Земли для навигации на большие расстояния. Но открытие может означать, что биологические молекулы, необходимые для восприятия магнитных полей, присутствуют — в большей или меньшей степени — у всех живых существ.
Один из ведущих исследователей и нейробиолог профессор Ричард Бейнс из Манчестерского университета сказал: «Как мы воспринимаем внешний мир, от зрения, слуха до осязания, вкуса и обоняния, хорошо изучено. Но, напротив, какие животные могут ощущать и как они реагируют на магнитное поле, остается неизвестным. Это исследование значительно продвинулось в понимании того, как животные ощущают и реагируют на внешние магнитные поля — очень активное и спорное поле».
Для этого исследовательская группа использовала плодовую мушку (Drosophila melanogaster), чтобы манипулировать экспрессией генов, чтобы проверить свои идеи. Плодовая мушка, хотя внешне очень отличается, имеет нервную систему, которая работает точно так же, как наша, и использовалась в бесчисленных исследованиях в качестве модели для понимания биологии человека.
Магниторецепцию — так называют шестое чувство — гораздо труднее обнаружить, чем более привычные пять чувств: зрение, обоняние, слух, осязание и вкус.
Это, по словам соведущего исследователя и нейробиолога доктора Адама Брэдло из Манчестерского университета, связано с тем, что магнитное поле несет очень мало энергии, в отличие от фотонов света или звуковых волн, используемых другими чувствами, которые, для сравнения, наносят большой удар. .
Чтобы обойти это, природа использовала квантовую физику и криптохром — светочувствительный белок, обнаруженный в животных и растениях.
Доктор Алекс Джонс, квантовый химик из Национальной физической лаборатории, а также член команды, сказал: «Поглощение света криптохромом приводит к движению электрона внутри белка, что, благодаря квантовой физике, может генерировать активная форма криптохрома, которая занимает одно из двух состояний. Присутствие магнитного поля влияет на относительную заселенность двух состояний, что, в свою очередь, влияет на «активное время жизни» этого белка».
Доктор Брэдло сказал: «Одно из наших самых поразительных открытий, которое противоречит нынешнему пониманию, заключается в том, что клетки продолжают «ощущать» магнитные поля, когда присутствует только очень маленький фрагмент криптохрома. по крайней мере в лаборатории, ощущать магнитные поля другими способами».
Он добавил: «Мы определили возможный «другой путь», показав, что основная молекула, присутствующая во всех клетках, может в достаточно больших количествах придавать магнитную чувствительность без присутствия какой-либо части криптохромов. Эта молекула — флавинадениндинуклеотид — это датчик света, который обычно связывается с криптохромами для поддержки магниточувствительности».
Полученные данные, говорят исследователи, важны, потому что понимание молекулярного механизма, позволяющего клетке ощущать магнитное поле, дает нам возможность лучше понять, как факторы окружающей среды (например, электромагнитный шум от телекоммуникаций) могут влиять на животных, которые полагаются на магнитное поле. магнитное чувство, чтобы выжить.
Воздействие магнитного поля на ФАД в отсутствие криптохрома также дает представление об эволюционном происхождении магниторецепции, поскольку кажется вероятным, что криптохром эволюционировал, чтобы использовать воздействие магнитного поля на этот вездесущий и биологически древний метаболит.
Соавтор, профессор Эцио Росато из Университета Лестера, сказал: «Это исследование может в конечном итоге позволить нам лучше оценить последствия воздействия магнитного поля на людей. Более того, поскольку ФАД и другие компоненты этих молекулярных машин обнаружены в многих клеток, это новое понимание может открыть новые направления исследований в области использования магнитных полей для управления активацией генов-мишеней. Это считается святым Граалем в качестве экспериментального инструмента и, возможно, в конечном итоге для клинического использования».
