Почтовые голуби используют иммунные клетки печени как магнитный компас. Без них птицы теряют дорогу домой

Как почтовые голуби находят дорогу домой за сотни километров? Этот вопрос мучает учёных более ста лет. Считалось, что птицы чувствуют магнитное поле Земли, но конкретный биологический механизм оставался загадкой. Исследователи из Боннского университета и Института поведения животных Общества Макса Планка нашли возможное объяснение. И оно оказалось неожиданным: ключевую роль играют клетки иммунной системы в печени.

В печени голубей содержится большое количество железа. Оно накапливается в макрофагах — клетках, которые обычно занимаются уничтожением старых эритроцитов и переработкой отслуживших клеток крови. Но эти же клетки, как выяснили учёные, обладают свойством суперпарамагнетизма — квантовой характеристикой, позволяющей им реагировать на внешнее магнитное поле. Макрофаги связаны с нервными волокнами, которые передают сигналы напрямую в мозг. По сути, печень работает как встроенный магнитометр, а макрофаги — как датчики, чувствительные к изменениям поля.

Чтобы подтвердить гипотезу, исследователи провели эксперимент с 34 почтовыми голубями. За сутки до испытания 18 птицам ввели препарат клодронат. Это вещество выборочно уничтожает макрофаги и разрывает связь между этими клетками и нервной системой. Контрольная группа получила плацебо.

Голубей выпустили на расстоянии около 19 километров от голубятни. Погода была пасмурной — Солнце не могло служить ориентиром. Птицы из контрольной группы, у которых иммунная система печени осталась нетронутой, успешно вернулись домой менее чем за 70 минут. А голуби, лишившиеся макрофагов, потеряли способность ориентироваться. Они летали в случайных направлениях. Ни один из них не вернулся в день эксперимента.

Затем погода улучшилась. Выглянуло Солнце, и обработанные клодронатом голуби вновь смогли без проблем найти дорогу домой. Аналогичный результат дали испытания, проведённые с самого начала в солнечный день.

Директор института Мартин Викельски объяснил: магнитный компас особенно важен для птиц тогда, когда солнечные ориентиры недоступны. В ясную погоду голуби компенсируют потерю магниторецепции визуальной навигацией по Солнцу. Но в облачную погоду без иммунных клеток печени они слепнут.

Авторы исследования признают: это лишь первое подтверждение гипотезы. Необходимы повторные эксперименты и проверки на других видах перелётных птиц. Но сам факт того, что иммунная система, предназначенная для защиты организма от инфекций, оказалась задействована в навигации, меняет представления об эволюции животных.

Открытый вопрос: как именно макрофаги чувствуют магнитное поле?

Учёные зафиксировали корреляцию: уничтожение макрофагов в печени лишает голубей навигации в пасмурную погоду. Но физический механизм, стоящий за этой корреляцией, пока не установлен. Что именно в макрофагах реагирует на изменение магнитного поля? Кристаллы магнетита — железосодержащие белки — особые квантовые эффекты в железе, накопленном в клетках? И как этот сигнал преобразуется в нервный импульс, передающийся в мозг?

Исследователи из Боннского университета и Общества Макса Планка обнаружили, что макрофаги обладают суперпарамагнетизмом и контактируют с нервными волокнами. Но детали этого контакта и механизм передачи сигнала пока не изучены. Требуются дальнейшие эксперименты на молекулярном уровне.

Практическое значение вопроса: если механизм будет расшифрован, это даст ключ к созданию искусственных магнитных сенсоров, работающих без электричества и внешнего питания. Природа создала такой сенсор за миллионы лет эволюции. Задача науки — понять, как именно.

Пока же остаётся факт: удаление макрофагов делает голубей слепыми к магнитному полю Земли. А солнечный свет возвращает им способность к навигации — визуальными ориентирами. Два независимых механизма навигации дублируют друг друга. Один работает всегда, второй — только в ясную погоду.

Вопрос о том, как именно макрофаги чувствуют магнитное поле, остаётся открытым. Ответ на него потребует новых экспериментов, новых методов и, возможно, новых голубей.