Китайские ученые нашли разгадку способности животных ориентироваться в магнитном поле Земли. Биологами найден в организме животных специальный белок, чувствительный к магнитному воздействию. Об этом стало известно журналистам раздела «Новости науки» интернет-издания для трейдеров «Биржевой лидер».
Результаты исследования китайских ученых опубликованы в журнале «Nature Materials». Биологи исследовали химический состав организма дрозофилы, обнаружив в результате белок, реагирующий на магнитное поле Земли. В ходе экспериментов вещество ученые назвали MagR. Биологи предполагают, что найденный белок является тем самым внутренним компасом, который дает насекомым и птицам способность ощущать направление силовых линий в глобальном магнитном поле планеты.
Большую заинтересованность ученые проявляли поведение насекомых и перелетных птиц. Известно, что даже в клетках перелетные птицы в миграционный период проявляют сильное беспокойство, стремясь при этом двигаться в строго определенном направлении. Биологи планируют исследовать наличие магниторецепции у некоторых видов млекопитающих.
К открытию ученые шли долго.
Первыми сигналами, которые привели к дальнейшему открытию специфического белка, стало обнаружение факта возможности легкого блокирования механизма фототропизма у растений. Способность флоры ориентироваться по свету ученые сумели блокировать, создав искусственный источник цвета синего спектра. Однако выделить белок-рецептор, который воспринимает это излучение, выделить биологам не удалось, поэтому он получил имя криптохрома. Соответствующий ген удалось обнаружить только в 1993 году в составе ДНК небольшого капустного растения. Через некоторое время криптохромы ученые стали обнаруживать в самых разнообразных организмах, в том числе в человеке.
Ученые определили, что данный белок играет значительную роль в регуляции циркадных ритмов и появился еще перед разделом между эукариотами и прокариотами. Тем не менее, принцип работы белка остался неизменным – под влиянием синего излучения внутри него происходит перераспределение разрядов. В результате образуется структура из трех аминокислот и остатков триптофана, чувствительная к магнитному полю. После этого белок меняет пространственную конформации и дает сигнал ДНК для регуляции экспрессии некоторых генов.
Раннее роль криптохрома в процессе магниторецепции ученые уже пытались определить. Садовые славки, которые совершают длинные ночные перелеты, на генном уровне сохраняют способность этого белка активно работать в темное время суток. У птиц неперелетных этот ген может быть активным исключительно днем. С отключением гена дрозофилы теряют обычную способность ориентироваться в магнитном поле.
Очевидно и то, что один только криптохром не может полностью обеспечивать эффективную ориентацию в магнитном поле, поскольку он не в состоянии установить направление силовых линий. Поэтому некоторые ученые выдвигают гипотезы о том, что без железа этот механизм обойтись не может. Пока в качестве ориентира для «магнитной стрелки» биологи рассматривают кристаллы магнетита. Вещество это на самом деле было обнаружено в некоторых клетках клювов голубей. Однако после обнаружения оказалось, что клетки-макрофаги в работе нервной системы участия не принимают.
Загадочный белок обнаружен.
На протяжении довольно длительного времени ситуация оставалась запутанной. Недавно биолог Цань Се и его коллеги из университета Бэйда в Пекине выдвинули гипотезу о том, что две системы (криптохром и железо в организме) должны взаимодействовать для достижения эффекта. Для подтверждения гипотезы ученые провели детальное изучение генома дрозофилы в процессе обнаружения соответствующего гена.
Изначально учеными осознавалось, что в геноме птицы должен находиться код для белка с известными заранее свойствами. Во-первых, он должен быть связан с железом и криптохромом. Кроме того, вещество должно продуцироваться и работать непосредственно внутри клетки. Еще одной особенностью является наиболее активная его работа в голове животного. Поставленной цели ученым удалось добиться.
Белок, продуцируемый этим геном (CG8198) затем был назван MagR (Magnetic Receptor, «магнитный рецептор»). Китайские биологи установили пока только поверхностно пространственную структуру этого вещества. Биологи продемонстрировали создание устойчивых комплексов указанного белка вместе с криптохромом. Комплекс в свою очередь включают «стержень», состоящий из 20 молекул рецептор, окруженных спиралью из 10 молекул криптохрома.
Описанные структуры ученые обнаружили в клетках бабочек и птиц. Оказалось, что они не только похожи на вытянутые стрелки компаса, но и в опытах, которые проводятся вне живого организма, демонстрируют соответствующие свойства. Даже извлеченные из организма животного эти клеточные комплексы сохраняют собственные функции, реагируя на силовые линии магнитного поля земного шара.
Обнаружение китайскими учеными белка является довольно серьезной заявкой на последующую смену понимания принципов работы механизма магниторецепции. Не исключено, что чувствительные комплексы могут затем лечь в основу новых методов биологии. Фоточувствительные белки на данное время уже используются для локальной активизации нужных генов. Возможно, биологам удастся создать методы регулирования работы ДНК или активизации нейронов с помощью магнитного поля.
