Νέα μελέτη αποκαλύπτει ότι η εντυπωσιακή ικανότητα των περιστεριών να βρίσκουν τον δρόμο της επιστροφής μπορεί να συνδέεται με ειδικά ανοσοκύτταρα στο συκώτι τους
Τα περιστέρια είναι διάσημα για την ικανότητά τους να ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις και παρ’ όλα αυτά να βρίσκουν τον δρόμο για το σπίτι τους.
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να κατανοήσουν πώς το κάνουν. Μια νέα μελέτη υποδηλώνει ότι μέρος της απάντησης μπορεί να βρίσκεται σε ένα απροσδόκητο σημείο: στο συκώτι!
Έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Science δείχνει ότι εξειδικευμένα ανοσοκύτταρα στο συκώτι των περιστεριών μπορεί να τα βοηθούν να ανιχνεύουν το μαγνητικό πεδίο της Γης, παρέχοντάς τους μια εσωτερική πυξίδα που βοηθά στην πλοήγηση.
Τα κύτταρα, που ονομάζονται μακροφάγα, κανονικά βοηθούν στη διάσπαση των γερασμένων ερυθρών αιμοσφαιρίων. Καθώς εκτελούν αυτή την εργασία, συσσωρεύουν σίδηρο.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτός ο σίδηρος μπορεί να δίνει στα κύτταρα μοναδικές κβαντικές ιδιότητες, επιτρέποντάς τους να ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία. Όταν αυτά τα κύτταρα αφαιρέθηκαν, τα πουλιά δυσκολεύτηκαν να βρουν τον δρόμο για το σπίτι τους.
«Δεν περιμέναμε καθόλου τα ανοσοκύτταρα να λειτουργούν ως αισθητήρες μαγνητικών πεδίων. Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν έναν προηγουμένως άγνωστο μηχανισμό μαγνητικής αντίληψης στα ζώα», λέει ο Καθηγητής Christian Kurts, διευθυντής στο Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής και Πειραματικής Ανοσολογίας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Βόννης και ένας από τους δύο συγγραφείς της μελέτης.
«Αυτό που μοιάζει με “ένστικτο” στην πλοήγηση των πτηνών μπορεί στην πραγματικότητα να έχει φυσική βάση», προσθέτει ο Καθηγητής Martin Wikelski, διευθυντής στο Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck και ο άλλος συγγραφέας της μελέτης.
Ένα μακροχρόνιο μυστήριο της πλοήγησης των πτηνών
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι τα μεταναστευτικά πουλιά και τα ταχυδρομικά περιστέρια χρησιμοποιούν το μαγνητικό πεδίο της Γης ως ένα από τα πολλά εργαλεία πλοήγησης. Το πώς ακριβώς ανιχνεύουν αυτό το πεδίο, ωστόσο, παρέμενε ασαφές.
Προηγούμενες ιδέες υποδήλωναν ότι τα πουλιά μπορεί να αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία μέσω φωτοευαίσθητων μορίων στα μάτια τους ή μέσω μικροσκοπικών μαγνητικών σωματιδίων στο ράμφος τους. Παρά τα χρόνια ερευνών, πειστικές αποδείξεις για οποιαδήποτε από αυτές τις εξηγήσεις ήταν δύσκολο να βρεθούν.
Η νέα μελέτη προσφέρει μια διαφορετική πιθανότητα. Η διεθνής ερευνητική ομάδα έφερε κοντά ανοσολόγους από το Πανεπιστήμιο της Βόννης και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης, φυσικούς από το Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen και ορνιθολόγους από το Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck.
Αναζητώντας μαγνητικά κύτταρα
Για να προσδιορίσουν πού μπορεί να συμβαίνει η μαγνητική αίσθηση, οι ερευνητές εξέτασαν αρκετά μέρη του σώματος που θεωρούνταν πιθανοί υποψήφιοι, συμπεριλαμβανομένων των ματιών, του ράμφους και του εγκεφάλου. Ερεύνησαν επίσης το συκώτι και τη σπλήνα.
Χρησιμοποιώντας τεχνικές γνωστές ως «μαγνητομετρία δειγμάτων με δόνηση» και «μαγνητικό διαχωρισμό κυττάρων», η ομάδα μέτρησε τις μαγνητικές ιδιότητες σε διαφορετικούς ιστούς.
«Είχαμε ορισμένες ενδείξεις ότι το συκώτι και η σπλήνα έχουν μαγνητικές ιδιότητες, επειδή διασπούν ερυθρά αιμοσφαίρια και επομένως αποθηκεύουν πολύ σίδηρο στο σώμα», λέει η πρώτη συγγραφέας Δρ. Clivia Lisowski, από το Πανεπιστήμιο της Βόννης και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης, η οποία ηγήθηκε της ανοσολογικής εργασίας.
Το συκώτι ξεχώρισε από όλους τους άλλους ιστούς που εξετάστηκαν, παρουσιάζοντας τη μεγαλύτερη συγκέντρωση σιδήρου.
«Ο σίδηρος κρυσταλλώνεται σε νανοσωματίδια οξειδίου, κάνοντας τα κύτταρα υπερπαραμαγνητικά και αντιδραστικά στα μαγνητικά πεδία. Βρήκαμε μακράν την ισχυρότερη μαγνητική απόκριση στον ηπατικό ιστό», προσθέτει ο Καθηγητής Ulf Wiedwald, από το Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen.
Περαιτέρω έρευνα ταυτοποίησε τα μακροφάγα του συκωτιού ως την πηγή αυτής της μαγνητικής απόκρισης.
Δοκιμάζοντας τη μαγνητική πυξίδα των περιστεριών
Για να διαπιστώσουν αν αυτά τα κύτταρα επηρεάζουν πράγματι την πλοήγηση, οι ερευνητές πραγματοποίησαν πειράματα επιστροφής με περιστέρια εκπαιδευμένα να επιστρέφουν στο κλουβί τους στο Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck στην Konstanz της Γερμανίας, από αποστάσεις άνω των 20 χιλιομέτρων.
Όταν αφαιρέθηκαν τα μακροφάγα του συκωτιού, τα πουλιά έχασαν την αίσθηση προσανατολισμού τους τις συννεφιασμένες ημέρες, όταν ο ήλιος δεν ήταν ορατός. Σε ηλιόλουστες συνθήκες, όμως, εξακολουθούσαν να μπορούν να επιστρέψουν με επιτυχία στο σπίτι, πιθανότατα βασιζόμενα σε ηλιακές ενδείξεις αντί για μαγνητικές.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα περιστέρια χρησιμοποιούν πολλαπλά συστήματα πλοήγησης και ότι η μαγνητική αίσθηση γίνεται ιδιαίτερα σημαντική όταν δεν υπάρχει οπτική καθοδήγηση από τον ήλιο.
Πώς η μαγνητική πληροφορία μπορεί να φτάνει στον εγκέφαλο
Αφού έδειξαν ότι τα κύτταρα επηρέαζαν την πλοήγηση, οι ερευνητές διερεύνησαν πώς οι πληροφορίες από το συκώτι μπορεί να μεταδίδονται στον εγκέφαλο.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία, διαπίστωσαν ότι τα πλούσια σε σίδηρο μακροφάγα βρίσκονται κοντά σε νευρικές ίνες. Αυτή η διάταξη θα μπορούσε να παρέχει μια διαδρομή μέσω της οποίας οι μαγνητικές πληροφορίες μεταφέρονται στο νευρικό σύστημα.
Η Lisowski λέει: «Αυτά τα ευρήματα παρέχουν τις πρώτες συγκεκριμένες αποδείξεις για το πώς το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορεί να γίνεται αντιληπτό μέσα στο σώμα και να μεταδίδεται στον εγκέφαλο για να καθοδηγεί την κίνηση».
Οι ερευνητές λένε ότι η ανακάλυψη συνδέει αρκετές γνωστές βιολογικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού του σιδήρου και της επικοινωνίας μεταξύ ανοσοποιητικού και νευρικού συστήματος, σε μια πιθανή εξήγηση για το πώς τα ζώα πλοηγούνται χρησιμοποιώντας το μαγνητικό πεδίο της Γης.
«Η πλοήγηση των ζώων είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά φαινόμενα στη φύση», λέει ο Wikelski. «Αν τα ανοσοκύτταρα αποτελούν μέρος του τρόπου με τον οποίο τα πουλιά αισθάνονται την κατεύθυνση, αυτό θα άλλαζε θεμελιωδώς τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε την πλοήγηση».
Προεκτάσεις πέρα από τα πουλιά
Πολλά ερωτήματα παραμένουν, ειδικά σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται σήματα που προέρχονται από αυτά τα κύτταρα του συκωτιού.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να επεκταθούν πέρα από τα περιστέρια. Ζώα όπως οι καρχαρίες μπορούν να πλοηγούνται χωρίς να βασίζονται στο φως, αυξάνοντας την πιθανότητα παρόμοιοι μηχανισμοί να υπάρχουν και σε άλλα είδη.
Οι ερευνητές λένε ότι η εργασία ανοίγει τον δρόμο για να διερευνηθεί αν τα ζώα, και ίσως ακόμη και οι άνθρωποι, ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία με τρόπους που δεν έχουν ακόμη πλήρως κατανοηθεί.
www.bankingnews.gr
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να κατανοήσουν πώς το κάνουν. Μια νέα μελέτη υποδηλώνει ότι μέρος της απάντησης μπορεί να βρίσκεται σε ένα απροσδόκητο σημείο: στο συκώτι!
Έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Science δείχνει ότι εξειδικευμένα ανοσοκύτταρα στο συκώτι των περιστεριών μπορεί να τα βοηθούν να ανιχνεύουν το μαγνητικό πεδίο της Γης, παρέχοντάς τους μια εσωτερική πυξίδα που βοηθά στην πλοήγηση.
Τα κύτταρα, που ονομάζονται μακροφάγα, κανονικά βοηθούν στη διάσπαση των γερασμένων ερυθρών αιμοσφαιρίων. Καθώς εκτελούν αυτή την εργασία, συσσωρεύουν σίδηρο.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτός ο σίδηρος μπορεί να δίνει στα κύτταρα μοναδικές κβαντικές ιδιότητες, επιτρέποντάς τους να ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία. Όταν αυτά τα κύτταρα αφαιρέθηκαν, τα πουλιά δυσκολεύτηκαν να βρουν τον δρόμο για το σπίτι τους.
«Δεν περιμέναμε καθόλου τα ανοσοκύτταρα να λειτουργούν ως αισθητήρες μαγνητικών πεδίων. Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν έναν προηγουμένως άγνωστο μηχανισμό μαγνητικής αντίληψης στα ζώα», λέει ο Καθηγητής Christian Kurts, διευθυντής στο Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής και Πειραματικής Ανοσολογίας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Βόννης και ένας από τους δύο συγγραφείς της μελέτης.
«Αυτό που μοιάζει με “ένστικτο” στην πλοήγηση των πτηνών μπορεί στην πραγματικότητα να έχει φυσική βάση», προσθέτει ο Καθηγητής Martin Wikelski, διευθυντής στο Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck και ο άλλος συγγραφέας της μελέτης.
Ένα μακροχρόνιο μυστήριο της πλοήγησης των πτηνών
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι τα μεταναστευτικά πουλιά και τα ταχυδρομικά περιστέρια χρησιμοποιούν το μαγνητικό πεδίο της Γης ως ένα από τα πολλά εργαλεία πλοήγησης. Το πώς ακριβώς ανιχνεύουν αυτό το πεδίο, ωστόσο, παρέμενε ασαφές.
Προηγούμενες ιδέες υποδήλωναν ότι τα πουλιά μπορεί να αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία μέσω φωτοευαίσθητων μορίων στα μάτια τους ή μέσω μικροσκοπικών μαγνητικών σωματιδίων στο ράμφος τους. Παρά τα χρόνια ερευνών, πειστικές αποδείξεις για οποιαδήποτε από αυτές τις εξηγήσεις ήταν δύσκολο να βρεθούν.
Η νέα μελέτη προσφέρει μια διαφορετική πιθανότητα. Η διεθνής ερευνητική ομάδα έφερε κοντά ανοσολόγους από το Πανεπιστήμιο της Βόννης και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης, φυσικούς από το Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen και ορνιθολόγους από το Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck.
Αναζητώντας μαγνητικά κύτταρα
Για να προσδιορίσουν πού μπορεί να συμβαίνει η μαγνητική αίσθηση, οι ερευνητές εξέτασαν αρκετά μέρη του σώματος που θεωρούνταν πιθανοί υποψήφιοι, συμπεριλαμβανομένων των ματιών, του ράμφους και του εγκεφάλου. Ερεύνησαν επίσης το συκώτι και τη σπλήνα.
Χρησιμοποιώντας τεχνικές γνωστές ως «μαγνητομετρία δειγμάτων με δόνηση» και «μαγνητικό διαχωρισμό κυττάρων», η ομάδα μέτρησε τις μαγνητικές ιδιότητες σε διαφορετικούς ιστούς.
«Είχαμε ορισμένες ενδείξεις ότι το συκώτι και η σπλήνα έχουν μαγνητικές ιδιότητες, επειδή διασπούν ερυθρά αιμοσφαίρια και επομένως αποθηκεύουν πολύ σίδηρο στο σώμα», λέει η πρώτη συγγραφέας Δρ. Clivia Lisowski, από το Πανεπιστήμιο της Βόννης και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης, η οποία ηγήθηκε της ανοσολογικής εργασίας.
Το συκώτι ξεχώρισε από όλους τους άλλους ιστούς που εξετάστηκαν, παρουσιάζοντας τη μεγαλύτερη συγκέντρωση σιδήρου.
«Ο σίδηρος κρυσταλλώνεται σε νανοσωματίδια οξειδίου, κάνοντας τα κύτταρα υπερπαραμαγνητικά και αντιδραστικά στα μαγνητικά πεδία. Βρήκαμε μακράν την ισχυρότερη μαγνητική απόκριση στον ηπατικό ιστό», προσθέτει ο Καθηγητής Ulf Wiedwald, από το Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen.
Περαιτέρω έρευνα ταυτοποίησε τα μακροφάγα του συκωτιού ως την πηγή αυτής της μαγνητικής απόκρισης.
Δοκιμάζοντας τη μαγνητική πυξίδα των περιστεριών
Για να διαπιστώσουν αν αυτά τα κύτταρα επηρεάζουν πράγματι την πλοήγηση, οι ερευνητές πραγματοποίησαν πειράματα επιστροφής με περιστέρια εκπαιδευμένα να επιστρέφουν στο κλουβί τους στο Ινστιτούτο Ζωικής Συμπεριφοράς Max Planck στην Konstanz της Γερμανίας, από αποστάσεις άνω των 20 χιλιομέτρων.
Όταν αφαιρέθηκαν τα μακροφάγα του συκωτιού, τα πουλιά έχασαν την αίσθηση προσανατολισμού τους τις συννεφιασμένες ημέρες, όταν ο ήλιος δεν ήταν ορατός. Σε ηλιόλουστες συνθήκες, όμως, εξακολουθούσαν να μπορούν να επιστρέψουν με επιτυχία στο σπίτι, πιθανότατα βασιζόμενα σε ηλιακές ενδείξεις αντί για μαγνητικές.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα περιστέρια χρησιμοποιούν πολλαπλά συστήματα πλοήγησης και ότι η μαγνητική αίσθηση γίνεται ιδιαίτερα σημαντική όταν δεν υπάρχει οπτική καθοδήγηση από τον ήλιο.
Πώς η μαγνητική πληροφορία μπορεί να φτάνει στον εγκέφαλο
Αφού έδειξαν ότι τα κύτταρα επηρέαζαν την πλοήγηση, οι ερευνητές διερεύνησαν πώς οι πληροφορίες από το συκώτι μπορεί να μεταδίδονται στον εγκέφαλο.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία, διαπίστωσαν ότι τα πλούσια σε σίδηρο μακροφάγα βρίσκονται κοντά σε νευρικές ίνες. Αυτή η διάταξη θα μπορούσε να παρέχει μια διαδρομή μέσω της οποίας οι μαγνητικές πληροφορίες μεταφέρονται στο νευρικό σύστημα.
Η Lisowski λέει: «Αυτά τα ευρήματα παρέχουν τις πρώτες συγκεκριμένες αποδείξεις για το πώς το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορεί να γίνεται αντιληπτό μέσα στο σώμα και να μεταδίδεται στον εγκέφαλο για να καθοδηγεί την κίνηση».
Οι ερευνητές λένε ότι η ανακάλυψη συνδέει αρκετές γνωστές βιολογικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού του σιδήρου και της επικοινωνίας μεταξύ ανοσοποιητικού και νευρικού συστήματος, σε μια πιθανή εξήγηση για το πώς τα ζώα πλοηγούνται χρησιμοποιώντας το μαγνητικό πεδίο της Γης.
«Η πλοήγηση των ζώων είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά φαινόμενα στη φύση», λέει ο Wikelski. «Αν τα ανοσοκύτταρα αποτελούν μέρος του τρόπου με τον οποίο τα πουλιά αισθάνονται την κατεύθυνση, αυτό θα άλλαζε θεμελιωδώς τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε την πλοήγηση».
Προεκτάσεις πέρα από τα πουλιά
Πολλά ερωτήματα παραμένουν, ειδικά σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται σήματα που προέρχονται από αυτά τα κύτταρα του συκωτιού.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να επεκταθούν πέρα από τα περιστέρια. Ζώα όπως οι καρχαρίες μπορούν να πλοηγούνται χωρίς να βασίζονται στο φως, αυξάνοντας την πιθανότητα παρόμοιοι μηχανισμοί να υπάρχουν και σε άλλα είδη.
Οι ερευνητές λένε ότι η εργασία ανοίγει τον δρόμο για να διερευνηθεί αν τα ζώα, και ίσως ακόμη και οι άνθρωποι, ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία με τρόπους που δεν έχουν ακόμη πλήρως κατανοηθεί.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών