Atklājumi.lv

Atklāts pirmais Zemes magnētiskā lauka sensors dzīvnieka organismā

Gadsimtiem ilgi zinātniekiem mieru nelika jautājums, kā dzīvniekiem izdodas migrēt milzīgos attālumos, nekļūdīgi atrodot kāroto galamērķi. Ilgstošu pētījumu rezultātā beidzot nāca atbilde – izrādās, daudzas migrējošo dzīvnieku sugas spēj „uztvert” Zemes magnētisko lauku un izmantot to savā navigācijā. Taču jautājums, kas tieši dzīvniekiem šo maņu nodrošina, palika bez atbildes.

Teksasas universitātes Ostinā (ASV) pētniekiem izdevies spert milzīgu soli ceļā uz izpratni par dzīvnieku spēju uztvert Zemes magnētismu. Viņiem izdevies atklāt pirmo zināmo sensoru dzīvnieka organismā, kas paredzēts Zemes magnētiskā lauka uztveršanai.

Ilgi meklēto pavedienu tam, kā daudzām dzīvnieku sugām izdodas orientēties pēc Zemes magnētiskā lauka, zinātnieki atraduši pavisam neliela tārpa smadzenēs. Pētījums publicēts žurnālā „eLife”. 

Zemes magnētisko lauku izmantot spēj visdažādākās dzīvnieku sugas, piemēram, zosis migrācijas laikā, vilki un jūras bruņurupuči. Tomēr, neskatoties uz lielo interesi par šo dzīvnieku maņu, līdz pat šim brīdim zinātniekiem nebija izdevies rast skaidrojumu tam, kas šo spēju dzīvnieku organismā nodrošina.

Pirmo Zemes magnētiskā lauka uztveršanai paredzēto sensoru Teksasas universitātes zinātnieki atraduši tārpu sugā Caenorhabditis elegans. C. elegans ir neliela izmēra, augsnē mītošs veltņtārps jeb nematode, kura izmērs parasti nepārsniedz 1 mm. Kā noskaidrots, par ģeomagnētiskā lauka uztveršanu un tārpu spēju orientēties pazemē atbild kāda mikroskopiska struktūra neironu galos. Vizuāli ģeomagnētisma sensors atgādina mazu televīzijas antenu.

Ņemot vērā smadzeņu uzbūves līdzības, zinātnieki uzskata, ka arī citām sugām ģeomagnētisko lauku varētu ļaut uztvert līdzīga struktūra smadzenēs.

„Pastāv reāla iespēja, ka šādas pašas molekulas būs arī citu, cilvēkiem pievilcīgāku sugu navigācijas sistēmās, piemēram, tauriņiem un putniem,” izteicies pētījumā iesaistītais neirozinātnes pētnieks Džons Pīrs-Šimomura (Jon Pierce-Shimomura), „šis atklājums sniedz mums pirmo atbalsta punktu ceļā uz izpratni par to, kā citi dzīvnieki sajūt magnētisko lauku.”

Pētījuma ietvaros vispirms zinātnieki noskaidroja, ka izsalkuši C. elegans tārpi ar želatīnu pildītās caurulēs ir tendēti pārvietoties virzienā uz leju. Šo stratēģiju tie izmanto pārtikas meklējumos. Tad pētnieki laboratorijā nogādāja šīs pašas sugas indivīdus no citām pasaules malām. Šai pētījuma posmā zinātnieki sāka pamanīt, ka tārpiem no citiem reģioniem nebūt nav tieksme caurulēs pārvietoties virzienā uz leju. Atkarībā no savas dzimtenes, piemēram, Havaju salām, Lielbritānijas vai Austrālijas, tārpi pārvietojās precīzi tādā leņķī pret Zemes magnētisko lauku, kādā viņi būtu virzījušies uz leju, ja joprojām atrastos savā oriģinālajā izcelsmes vietā. Piemēram, tārpi, kas uz Teksasu bija atvesti no Austrālijas, caurulēs pārvietojās virzienā uz augšu. Novērojums skaidrojams ar to, ka magnētiskā lauka orientācija dažādās pasaules vietās ir atšķirīga, un katra reģiona tārpa magnētiskā lauka uztveres sistēma ir smalki „pieregulēta” tā vietējai videi, ļaujot atšķirt virzienus uz augšu un leju, pārvietojoties augsnē.

Zinātniekiem izdevās atklāt C. elegans spēju uztvert Zemes magnētismu, laboratorijas apstākļos ap tiem mainot magnētisko lauku un vērojot dzīvnieku reakciju uz pārmaiņām. Eksperimentu rezultātā tika noskaidrots, ka pārmaiņas magnētiskajā laukā liek aktivizēties AFD sensorajiem neironiem (neironiem, kas atbildīgi par magnētisma uztveri). 

Pētījumā tika noskaidrots arī tas, ka tie tārpi, kuriem magnētismu uztverošie neironi nefunkcionēja, augsnē orientēties nespēja.

Raksta galvenais autors Andress Vidals-Gadejs (Andres Vidal-Gadea) norādījis, ka pētījumā apskatītais C.elegans ir tikai viena no neskaitāmajām augsnē mītošajām sugām, par kuru ir zināms, ka tie pārvietojas vertikāli. Visticamāk spēja uztvert Zemes magnētismu piemīt arī citiem augsnes dzīvniekiem.

C.elegans zinātnieku redzeslokā ir nonākusi jau iepriekš, kad tika atklāts, ka šai tārpu sugai piemīt apbrīnojama spēja sajust mitrumu. Šis atklājums radīja interesi par to, vai ir iespējams, ka C.elegans spēj sajust vēl ko citu, piemēram, magnētisko lauku.

Atbildes uz jautājumiem par dzīvnieku ģeomagnētisma uztveršanas spēju ir nodarbinājušas ne viena vien zinātnieka prātu. Piemēram, 2012.gadā Beiloras Medicīnas koledžas (ASV) pētnieki paziņoja, ka viņiem baložu smadzenēs izdevies atklāt šūnas, kas ir atbildīgas par tās informācijas apstrādi, kas saistīta ar magnētisko lauku. Tomēr pētniekiem tā arī neizdevās noskaidrot, kura ķermeņa daļa nodrošina informācijas uztveršanu.

„Pirmā magnētismu uztverošā neirona atrašana bija sīvas sacīkstes. Mums pašiem liekas, ka mums šajās sacīkstēs ir izdevies uzvarēt, kas ir liels pārsteigums, jo neviens negaidīja, ka tārpi patiešām varētu būt spējīgi sajust Zemes magnētisko lauku,” gandarījumu par atklājumu neslēpj Pīrs-Šimomura.

Attēls: Zemes šķidrā kodola radītā magnētiskā lauka simulācija NASA superdatorā. Avots: wikipedia.org.

Avots:

cns.utexas.edu

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.