Θυμάστε στο σχολείο που μας έλεγαν για τα αποδημητικά πτηνά που μεταναστεύουν τον χειμώνα σε νοτιότερες-θερμότερες περιοχές σε αναζήτηση τροφής; Δεν είναι ακριβώς έτσι. Η μετανάστευση των πτηνών είναι κάτι που εξελίχθηκε μέσα σε χιλιάδες χρόνια. Εξαρτήθηκε από τις συνθήκες που υπήρχαν στη Γη ανά περιόδους (π.χ. εποχή των παγετώνων) και τη μετακίνηση άλλων ζωντανών οργανισμών που σχετίζονταν με αυτές. Είναι το αποτέλεσμα αλυσιδωτών γεγονότων και της φυσικής επιλογής[1] που επέτρεψαν σε τέτοια είδη πτηνών να επιβιώσουν.
Για να πλοηγηθούν, χρησιμοποιούν πληθώρα παραγόντων και αισθήσεων. Τέτοια είναι η θέση τού ήλιου στον ορίζοντα, γεωγραφικά σημεία, οσφρητικά ερεθίσματα και η ικανότητα ανίχνευσης μαγνητικών πεδίων. Η τελευταία οφείλεται στην αίσθηση της μαγνητικής απεικόνισης, με την οποία θα ασχοληθούμε στο παρόν άρθρο.
Δεν είναι η ύπαρξη σιδήρου στα ράμφη των πτηνών που τους επιτρέπει να τα χρησιμοποιούν σαν πυξίδες, αλλά μία πρωτεΐνη στα μάτια τους, που τους δίνει τη δυνατότητα να «βλέπουν» τα μαγνητικά πεδία τής Γης. Αυτό υποστηρίζουν δύο πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες. Η μία διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο του Όλντενμπουργκ στη Γερμανία και ερεύνησε τους ευρωπαϊκούς κοκκινολαίμηδες. Η δεύτερη διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο Λουντ στη Σουηδία και ερεύνησε τους σπίνους ζέβρες.
Η εν λόγω πρωτεΐνη λέγεται «Cry4». Ανήκει σε μια ομάδα πρωτεϊνών που λέγονται κρυπτοχρώματα και είναι φωτοϋποδοχείς ευαίσθητοι στο μπλε φως. Τα κρυπτοχρώματα παίζουν ρόλο στη ρύθμιση του κιρκάδιου ρυθμού[2]. Είναι γνωστό ότι τα πτηνά μπορούν να αισθανθούν τα μαγνητικά πεδία με την παρουσία συγκεκριμένων μηκών κύματος και το μπλε φως είναι αυτό στο οποίο βασίζεται η μαγνητική απεικόνιση[3]. Αυτό δείχνει ότι ο μηχανισμός είναι οπτικός, εξαρτάται από τα κρυπτοχρώματα και ίσως να ανιχνεύει τα μαγνητικά πεδία λόγω κβαντικής συνοχής[4].
Η υπόθεση των ερευνητών ήταν ότι τα κρυπτοχρώματα που σχετίζονται με τη μαγνητική απεικόνιση θα πρέπει να διατηρούν σταθερά επίπεδα κατά τη διάρκεια μίας κιρκάδιας ημέρας. Κατέληξαν στο ότι:
- Τα Cry1 και Cry2 διακυμαίνονταν καθημερινά, ενώ το Cry4 παρουσιαζόταν σταθερό, πράγμα που το έκανε τον πιθανότερο υποψήφιο όσον αφορά τη μαγνητική απεικόνιση.
- Το Cry4 είναι μαζεμένο σε μία περιοχή τού αμφιβληστροειδή χιτώνα, η οποία δέχεται πολύ φως.
- Οι κοκκινολαίμηδες είχαν αυξημένα επίπεδα Cry4 κατά την περίοδο μετανάστευσης, συγκριτικά με μη αποδημητικά πτηνά.
Στο ίδιο συμπέρασμα κατέληξαν και οι δύο ομάδες ερευνητών. Εφιστούν όμως την προσοχή, διότι θα πρέπει να γίνουν περαιτέρω μελέτες πριν οριστικοποιηθεί ότι το Cry4 ευθύνεται για τη μαγνητική απεικόνιση.
Πώς, λοιπόν, βλέπουν τα πτηνά το μαγνητικό πεδίο τής Γης; Δεν είναι κάτι που μπορούμε να ξέρουμε, αλλά υποθέτουμε ότι τα κρυπτοχρώματα παρέχουν ένα φίλτρο στο οπτικό πεδίο τού πτηνού, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
ΠΗΓΕΣ:
- Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4
- Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception
Αναφορές:
[1] Charles Darwin. The origin of species (1859)
[2] Aziz Sancar. Regulation of the Mammalian Circadian Clock by Cryptochrome (2004)
[3] M. Liedvogel, K. Maeda, K. Henbest, E. Schleicher, T. Simon, C. R. Timmel, P. J. Hore, H. Mouritsen. Chemical Magnetoreception: Bird Cryptochrome 1a Is Excited by Blue Light and Forms Long-Lived Radical-Pairs (2007)
[4] H. G. Hiscock, S. Worster, D. R. Kattnig, C. Steers, Ye Jin, D. E. Manolopoulos, H. Mouritsen, P. J. Hore. The quantum needle of the avian magnetic compass (2016)
