I nematodi, i moscerini della frutta, le farfalle, i pesci, i piccioni, i pipistrelli utilizzano il campo magnetico terrestre per la navigazione. Una persona è privata di tali capacità e senza dispositivi speciali va fuori strada. Come funziona la biocompass naturale - nel materiale di RIA Novosti.
I vermi pensano
Il nematode Caenorhabditis elegans, che occupa il gradino più basso del regno animale, ha una piccola escrescenza nel cervello, all'estremità del neurone AFD, simile a una microscopica antenna televisiva. Questa è una bio-bussola con la quale il verme naviga nel terreno.
Grazie alla biocompass, il verme si sposta in cerca di cibo. In un esperimento condotto da scienziati dell'Università del Texas (USA), i vermi hanno perso il loro orientamento e si sono mossi caoticamente se il campo magnetico è stato distorto intorno a loro. Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che la traiettoria dipende anche da in quale parte del mondo sono nati e cresciuti i vermi. Così, gli "indigeni texani" si muovevano parallelamente alla superficie della terra, e i vermi hawaiani, britannici e australiani, con un angolo che corrispondeva alla distorsione delle linee del campo magnetico caratteristico dei loro luoghi nativi.
Un processo-biocompass nel cervello di un verme nematode / illustrazione di RIA Novosti.
Annusare il pesce
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Nel pesce, una biocompass che reagisce al campo magnetico terrestre si trova nel naso. Gli scienziati dell'Università di Ludwig Maximilian (Germania) sono stati in grado di isolare le cellule dal naso della trota iridea (Oncorhynchus mykiss), che conteneva particelle di magnetite, un minerale che gioca un ruolo importante nella capacità di alcuni organismi viventi di determinare la direzione del movimento. Secondo i ricercatori, nella regione nasale di ogni individuo ci sono da dieci a cento di tali cellule, il che consente al pesce di determinare non solo la direzione verso nord, ma anche di orientarsi in latitudine e longitudine.
Gli scienziati ritengono che sia grazie al naso ipersensibile che la trota viaggia dai fiumi al mare per trecento chilometri, e dopo pochi anni ritorna nel luogo in cui è nata.
Grazie alle cellule speciali nella regione nasale, la trota iridea torna sempre nel luogo in cui è nata / CC BY 2.0 / Jon Nelson.
Gli insetti si affidano alle proteine
I moscerini della frutta hanno anche la loro biocompass: è una struttura di due proteine formate sulla superficie delle membrane cellulari. Cryptochrome (Cry) consente alle cellule di percepire la luce blu e ultravioletta. La funzione principale della seconda proteina (CG8198) è la regolazione dei bioritmi nel corpo, ma in combinazione con il criptocromo forma una sorta di nano-ago. Il suo albero centrale è CG8198 e il suo guscio è Cry.
Un tale ago, come l'ago di una bussola, si allinea anche con un campo magnetico debole. Nel corso dello studio, gli scienziati cinesi hanno dovuto sostituire gli strumenti di metallo con quelli di plastica, poiché le strutture proteiche studiate erano altamente magnetizzate e aderivano al metallo.
Il complesso proteico aperto è stato chiamato MagR (recettore magnetico). Non è ancora chiaro come funzioni esattamente, ma gli scienziati hanno suggerito che le proteine, inviando segnali al sistema nervoso, aiutano la Drosophila a capire dove si trova il nord.
La drosofila rileva il campo magnetico terrestre grazie al complesso proteico MagR / Foto: Muhammad Mahdi Karim.
Gli uccelli contano e misurano
Le farfalle monarca e alcuni uccelli, in particolare i piccioni, hanno un recettore magnetico. Negli uccelli, un tipo di criptocromo, Cry 1a, si trova nelle cellule della retina che sono sensibili ai raggi blu e ultravioletti e reagisce a un campo magnetico solo dopo l'attivazione della luce. Ma anche questo non spiega completamente come funziona il sistema di navigazione degli uccelli. In effetti, quando si orientano nello spazio, gli uccelli usano due "mappe di bio-navigazione" contemporaneamente: olfattiva e magnetica.
Grazie all'uccello magnetico, distinguono le direzioni verso nord e sud, calcolano la longitudine, misurano la declinazione (la differenza tra il nord magnetico e geografico) del campo magnetico terrestre, questo li aiuta ad orientarsi e correggere il percorso.
Gli scienziati ritengono che gli uccelli viaggino per la maggior parte del percorso facendo affidamento sul campo magnetico e gli odori giocano un ruolo più importante al traguardo. I piccioni con cui venivano tappate le narici tagliavano il nervo olfattivo, distruggevano l'epitelio olfattivo lavando il becco con una soluzione acquosa di solfato di zinco e passavano più tempo a tornare alla loro colombaia rispetto ai normali uccelli.
Non tutti gli scienziati concordano sul fatto che la proteina Cry 1a serva gli uccelli per la navigazione / CC BY-SA 2.5 / Alan D. Wilson / Feral Rock Dove al Burnaby Lake Regional Park a Burnaby, BC, Canada.
I pipistrelli controllano con il sole
Nel 2016, gli scienziati del Max Planck Institute for the Study of the Brain (Germania) hanno scoperto la proteina di navigazione Cry, o la sua variante Cry 1a, nelle cellule di novanta specie di mammiferi. E, diciamo, roditori e pipistrelli, che reagiscono chiaramente ai campi magnetici, non avevano questa proteina.
Alcune specie di pipistrelli - in particolare, il grande pipistrello (Myotis myotis) - non solo correggono il loro volo in base al campo magnetico terrestre, ma controllano quotidianamente la loro biocompass contro il sole, più precisamente contro la luce polarizzata, che è più brillante al tramonto.
Ciò è stato confermato dagli esperimenti di scienziati tedeschi e bulgari. I pipistrelli sono stati posti in un campo magnetico modificato (spostato di 90 gradi verso est) durante il tramonto. Alcuni degli animali erano in contenitori e non potevano vedere i raggi del sole al tramonto. Di conseguenza, quando sono stati rilasciati, hanno deviato dal percorso solo per l'angolo di inclinazione delle travi nelle scatole e si sono smarriti. I topi che potevano confrontare i loro sentimenti con il sole non hanno avuto tali difficoltà e sono tornati sani e salvi alla loro grotta natale.
Biocompass per l'uomo
Negli esseri umani, non c'è alcun processo nel cervello, nessuna cellula con magnetite, nessuna proteina di navigazione nelle cellule. Si smarrisce senza dispositivi speciali, se non ci sono punti di riferimento alti sul percorso. Questo accade spesso nella foresta.
Gli ingegneri americani Liviu Babitz e Scott Cohen propongono di correggere questo malinteso utilizzando un impianto che funge da biocompass, come negli animali. Un dispositivo in silicone delle dimensioni di una scatola di fiammiferi vibra ogni volta che una persona gira a nord. Gli inventori hanno impiantato una biocompass sotto la loro pelle.
Alfiya Enikeeva
