Metodele de determinare a câmpului magnetic sunt foarte diverse în diverse ființe vii - de la organele celulare ale magnetozomului (vezi magnetozomul) în bacterii la structurile care conțin magnetit în partea superioară a ciocului păsărilor. Și acum ceva timp, un alt tip de magnetorecepție, unul chimic, a fost studiat viguros. Esența sa este după cum urmează.
Imaginați-vă că avem două molecule apropiate (sau două părți dintr-o moleculă) AB. Din anumite motive (de exemplu, atunci când este expusă la lumină de o anumită lungime de undă), A pierde un electron, și cade pe B. Obținem doi electroni nepereche (una - rămânând în A, iar al doilea - pe B pereprygnuvshy), ale căror spate sunt să fie direcționat opus (↑ ↓) sau unidirecțional (↑↑). Fiecare rotație generează un anumit moment magnetic, ceea ce înseamnă că soarta moleculelor care rezultă depinde de câmpul magnetic. În funcție de puterea și direcția sa, fie va reface structura originală AB, sau acolo „magnitoretseptivnaya“ formă de semnal de C. Acest lucru va determina forma de semnal a unor cai, care sunt „informate“, a celulei (și după ea, și corpul) despre ceea ce câmp magnetic la un moment dat. Reacțiile de acest tip sunt numite "reacții de perechi radicale".
Pentru combinația perplexing AB, utilizat în această descriere schematică a reacției, se ascunde o proteina foarte bine cunoscut numit cryptochrome (vezi. De asemenea Cryptocrom), care este cunoscut pentru implicarea sa în reglarea ritmurilor circadiene la animale și plante. (De altfel, existența de criptochrom - pe baza sensibilității plantelor la lumina albastră - primul suspectat de Charles Darwin). Există două tipuri de această proteină. Cryptochromul de primul tip se găsește numai în nevertebrate și reglează ritmurile diurne într-o manieră dependentă de lumină; criptochromul de tip II este caracteristic atât pentru vertebrate, cât și pentru nevertebrate și, aparent, reglează ritmurile diurne independente de lumină.
S-au obținut multe date că ambele tipuri de criptochrom oferă un sens magnetic la unele specii de animale. De exemplu, sa arătat că muștele lui Drosophila, care au fost "oprite" de caracterul criptochromic al primului tip, pierd un sens magnetic; dacă îi forțați să re-și exprima propriile lor primul tip cryptochrome (sau chiar al doilea tip cryptochrome de monarh fluture, care pentru muștele de fructe nu este caracteristic), ele devin din nou sensibile la câmpul magnetic.
Bărbatul în retină, de asemenea, au cryptochrome al doilea tip, dar până acum nu a fost studiat, dacă el este capabil să medieze sentimentul magnetic sau nu. Pentru a testa acest lucru, cercetatorii de la Universitatea din Massachusetts Medical School a efectuat o serie de experimente în care a făcut off cu muște de fructe care exprimă Cry1 cryptochrome umane și a urmărit modul în care aceasta va afecta capacitatea de muște pentru a determina câmpul magnetic.
Pentru a permite și a dezactiva expresia diferitelor gene în Drosophila, există o tehnică remarcabilă numită GAL4 / UAS. Conform acestei tehnici, expresia genei dorite apare numai atunci când două jumătăți ale sistemului de expresie - activatorul de transcripție GAL4 și locul promotorului UAS - se găsesc într-un organism muschi. În acest caz, GAL4 nu este prezent în întreg corpul, ci numai în zone strict definite. De exemplu, în acest caz GAL4 a fost legat de gena Timeless (tim), care este exprimată doar în neuroni care furnizează ritmuri circadiene.
Omul are două subspecii de criptochrom din al doilea tip - hCRY1 și hCRY2. În aceste studii, numai hCRY2 a fost studiat, deoarece este exprimat în cantități mult mai mari decât hCRY1 (ceea ce înseamnă, cel mai probabil, este mult mai important pentru presupusa senzație magnetică).
Investigarea senzației magnetice în Drosophila este accentuată în experimentele anterioare. Pentru a face acest lucru, muștele sunt lansate într-un labirint în formă de T, la una dintre brațele cărora câmpul magnetic este mult mai puternic decât în celălalt. În acest manșon "magnetic" se află o soluție de zahăr, pe care Drosophila îl place foarte mult. În cazul în care muștele au un sens magnetic în, starea neantrenat „naiv“, ei vor evita manșonul magnetic, și în procesul de învățare - dimpotrivă, să depună eforturi pentru ea, pentru că acolo au fost de așteptare pentru întăriri. Dacă muștele nu au un sens magnetic, se vor împărți aproape în mod egal între cele două mâneci. Prin numărarea numărului de muște în unul și celălalt braț al labirint, este necesar să se calculeze indicele preferinței manșon magnetic prin formula (PM - 0,5) / 0,5, unde PM - este procentul de muște într-un labirint braț magnetic.
Cercetătorii au efectuat experimente într-un labirint în formă de T cu muștele din următoarele patru linii:
1. Tipul sălbatic (această linie de zbor se numește Canton-S).
2. zboară cu criptochrom oprit, care au fost forțați să-și exprime din nou criptochromul Drosophilia "nativ" cu GAL4 / UAS (tim-GAL4 / UAS-dcry).
3. zboară cu criptochrom oprit, care au fost forțați să se exprime cu ajutorul cryptochromului hCRY2 uman GAL4 / UAS (tim-GAL4 / UAS-hCRY2).
4. În cele din urmă, zboară cu criptochromul oprit, care nu a fost niciodată pornit (UAS-hCRY / +).
Și sa dovedit că criptochromul uman permite muștelor să simtă un câmp magnetic aproape la fel de bine ca și criptochromul lor nativ, zbuciumat.
Deoarece cryptochrome - flavoproteina este sensibil la lumina albastra, apoi experimentul următor, cercetatorii au decis sa testeze daca zboara dispar la sentimentul magnetic cryptochrome uman în cazul în care le vor testa în absența luminii albastre. Cu alte cuvinte, este magnetorecepția dependentă de lumină, furnizată de criptochromul uman sau nu?
Cercetătorii testați zboară cu criptochrom uman în diferite condiții: sub iluminare cu un spectru complet de lumină; când este iluminat de lumină cu o lungime de undă mai mare de 500 nm și iluminată de lumină cu o lungime de undă mai mare de 400 nm (flavinul prezintă o sensibilitate la lumină cu o lungime de undă de 450 nm). Rezultatele au arătat că, cel puțin în Drosophila, mediată de criptochromul uman, magnetorecepția depinde de lumina albastră.
Recunoașterea câmpului magnetic prin criptochrom uman depinde de lumina albastră. Când este iluminat cu lumină, în care nu există o componentă albastră (> 500 nm), câmpul magnetic nu este recunoscut. Spectrul complet - spectrul complet. Imagine din articolul din Nature Communications
Rezultatele experimentelor indică faptul că criptochromul uman poate oferi recunoaștere magnetică. Cu toate acestea, dacă îl oferă în realitate pentru o persoană sau nu, adică dacă o persoană este sensibilă la un câmp magnetic - rămâne o întrebare deschisă. Subiectul necesită cercetări suplimentare și, probabil, luând în considerare fotosensibilitatea criptochromului uman, merită să ne concentrăm mai degrabă asupra efectului senzației magnetice asupra vederii, decât asupra efectelor non-vizuale ale câmpului magnetic.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: