Эти гениальные птицы

Наша планета представляет собой гигантский магнит: силовые линии магнитного поля выходят из одного полюса и входят в другой, причем по мере приближения к экватору напряженность поля ослабевает, а направление линий становится все более горизонтальным. По-видимому, птицы способны улавливать даже крошечные изменения в угле наклона силовых линий магнитного поля и использовать их для определения широты своего местонахождения.

Первые указания на то, что в своих путешествиях птицы могут ориентироваться по магнитному полю, были получены в конце 1960-х в экспериментах с содержащимися в неволе зарянками. В дикой природе зарянки мигрируют из Северной Европы в Южную Европу и Африку. Лабораторные птицы находились в помещении, изолированном от любых внешних сигналов и ориентиров, однако в период так называемого «перелетного беспокойства» (когда их сердце начинает колотиться так, словно они находятся в активном полете) они стремились улететь в южном направлении, несмотря на отсутствие любых визуальных подсказок, где может быть юг. Когда ученые обернули клетки электромагнитными катушками, птицы были дезориентированы и стали менять направление своих порханий и прыжков случайным образом.

Многие живые существа, от пчел до китов, чувствуют магнитные поля и используют их для ориентации в пространстве. Но мы до сих пор не знаем, каким образом животные это делают. Обнаружить магнитное излучение с помощью высокочувствительных электронных приборов — это одно. «Но как почувствовать такое слабое магнитное поле, которое излучает Земля, с помощью одних только биологических материалов?» — удивляется Хенрик Моритцен, биолог из Ольденбургского университета в Германии, изучающий механизмы навигации животных. У птиц нет специального сенсорного органа для восприятия магнитного поля. Но поскольку силовые линии могут проходить сквозь ткани, крошечные сенсоры могут скрываться где-то глубоко внутри их тел.

Одна гипотеза утверждает, что птицы «видят» магнитное поле благодаря находящимся в сетчатке специальным молекулам, активизируемым световыми волнами определенной длины. Магнитные сигналы влияют на химические реакции этих молекул, ускоряя или замедляя их в зависимости от направления магнитного поля. В ответ нейроны сетчатки подают сигналы в визуальную область птичьего мозга, информируя его о направлении поля. Все это происходит на субатомном уровне, влияя на вращение электронов вокруг атомных ядер, из чего вытекает шокирующее предположение: вероятно, птицы способны воспринимать квантовые эффекты. По всей видимости, это восприятие связано с областью переднего мозга, связанной с обработкой зрительной информации и известной как кластер N. Если кластер N поврежден, птицы не могут найти север.

Но как именно птицы «видят» магнитное поле? Трудно сказать. Возможно, как призрачный узор из точек или из пятен света и тени, наложенный поверх местности и остающийся неизменным, даже когда они поворачивают голову из стороны в сторону.

Вторая гипотеза гласит, что где-то внутри птичьего тела может скрываться магнитный датчик, состоящий из крошечных кристаллов окиси железа, — что-то наподобие компасной иглы. Этот датчик улавливает градиенты магнитного поля и преобразует их в нервные импульсы.

Недавно ученые решили было, что нашли эти магнитные сенсоры в клюве голубей, а именно в шести скоплениях клеток с высоким содержанием железа в носовой полости в верхней части клюва. Но когда исследователи изучили более 250 000 образцов ткани, взятых из клювов почти 200 голубей, оказалось, что количество этих железосодержащих клеток значительно варьируется от птицы к птице. У одного голубя их было обнаружено больше 100 000, у другого всего 200, а у третьего с инфицированным клювом десятки тысяч таких клеток были сосредоточены в месте инфицирования. Судя по всему, эти богатые железом клетки, первоначально принятые за сенсорные, на самом деле просто белые клетки крови, известные как макрофаги, которые перерабатывают железо из поглощаемых ими эритроцитов.

И что же, история на этом закончилась? Не совсем. Новые данные свидетельствуют о том, что где-то в верхней части птичьего клюва, близко к коже, действительно могут находиться магнитные рецепторы, отвечающие за восприятие интенсивности магнитного поля, которая меняется в зависимости от широты. Повреждение нерва, связывающего клюв птицы с мозгом, нарушает ее навигационные способности. Но как именно устроен этот магнитный детектор и где именно в клюве он расположен, пока остается загадкой.

Чтобы еще больше запутать дело: недавно было найдено еще одно возможное место расположения магниторецепторов — в крошечных железных шариках, обнаруженных в волосковых нейронах во внутреннем ухе птиц, что указывает на то, что птицы могут «слышать» магнитные поля. Однако, когда исследователи удалили у почтовых голубей внутреннее ухо, это никак не повлияло на их способность находить дорогу домой.