Птицы эволюционировали "компас" в виде наложения на зрение
Некоторые птицы могут иметь информацию от магнитного компаса, наложенную непосредственно на их зрительное восприятие, подобно тому, как у пилотов истребителей есть "индикация на лобовом стекле", накладывающая информацию о полете на обзор неба.
Известно, что птицы, такие как европейский малиновка, могут обнаруживать магнитное поле Земли, чтобы ориентироваться во время длительных миграционных перелетов.
Это "компасное" чувство должно быть связано с глазным яблоком, поскольку птицы не могут обнаруживать магнитные поля в темноте.
Ученые из Оксфордского университета и Национального университета Сингапура показали, что птицы могут буквально "видеть" невидимую силу магнетизма, получая компас поверх обычного зрения: подобно "индикации на лобовом стекле" самолета, которая накладывает ключевую навигационную информацию на прозрачный экран перед пилотом.
Согласно новой модели, когда фотон света от Солнца поглощается специальной молекулой в глазу птицы, это может вызвать "выбивание" электрона из его нормального состояния в альтернативное местоположение на расстоянии в несколько нанометров. Пока электрон в конечном итоге не вернется обратно, он создает "поле электрического диполя", которое может усиливать зрение птицы — например, изменяя цвета или яркость.
Ключевым моментом является то, что ориентация молекулы относительно магнитного поля Земли контролирует время, необходимое электрону для возврата, и, следовательно, силу эффекта на зрение птицы.
В глазу много таких молекул, ориентированных по-разному. Таким образом, по узорам, наложенным на зрение, и их изменению при движении головы, птица получает информацию о направлении магнитного поля Земли.
Отчет об исследовании опубликован в Biophysical Journal.
Важным следствием новой работы является то, что этот процесс "использует" обычное зрение и поэтому мог развиться довольно легко — для этого не требуется эволюция целого нового сенсорного органа.
"Мы можем представить, что в глазу предковой птицы это возмущение зрения, ориентированное на магнитное поле Земли, давало некоторым особям преимущество в навигации на огромных расстояниях", — сказал Саймон Бенджамин из Оксфордского университета и Национального университета Сингапура, автор отчета.
"Естественный отбор затем благоприятствовал этим особям, так что эффект становился все сильнее и сильнее на протяжении многих поколений, что привело к мощному магнитному чувству, которым обладают современные птицы".
Исследование показывает, что в глазу предковой птицы всего несколько молекул могли поглощать фотоны, создавая электрические диполи, которые делали очень слабое магнитное поле Земли едва видимым.
Если этот эффект давал особям эволюционное преимущество, количество, упорядоченность и характеристики этих специальных молекул, вероятно, увеличивались в течение миллионов лет, создавая компас, используемый современными птицами.
Эрик Гаугер из Оксфордского университета и Национального университета Сингапура добавляет: "Дальнейшие эксперименты покажут, правильно ли предложенный нами механизм описывает птичий компас. Однако, даже если это не так, наша идея может быть мощной основой для создания инженерных магнитометров; например, компаса, интегрированного в контактную линзу".