Vestibulární systém, soubor struktur ve vnitřním uchu, který pomáhá udržovat rovnováhu, může dává ptákům jejich zvláštní schopnost.

Na konci 19. století francouzský přírodovědec Camille Viguier navrhl myšlenku, která byla ignorována a zapomenuta po více než sto let. Spekuloval, že ptáci a jiná zvířata by mohla navigovat s pomocí magnetického pole Země a že jejich magnetické smysly pramení ve vnitřním uchu.

Od té doby výzkum ukázal, že zvířata, včetně netopýrů, želv a migrujících ptáků, skutečně vnímají magnetické pole planety, což je známo jako magnetorecepce. Mechanismy, které stojí za touto magnetickou detekcí, však zůstaly záhadou.

Nová studie podporuje druhou část Viguierovy hypotézy. Mapování mozku a genetická analýza naznačují, že vnitřní uši holubů jsou skutečně orgány, které pomáhají těmto tvorům vnímat magnetické proudy, podle článku publikovaného v časopise Science 20. listopadu.

„Toto je pravděpodobně nejjasnější demonstrace neuronových cest odpovědných za magnetické zpracování u jakéhokoli zvířete,“ říká Eric Warrant, senzorický biolog na Lund University ve Švédsku, který se na studii nepodílel.

Výzkumníci se domnívali, že magnetorecepce ptáků funguje jedním ze dvou způsobů: buď světelné proteiny v jejich očích reagují na magnetická pole, nebo drobné minerály v jejich zobácích fungují jako malé kompasové jehly. Před více než deseti lety však studie naznačila, že magnetická pole aktivují vestibulární systém holuba, soubor struktur vnitřního ucha, které pomáhají zvířatům udržovat rovnováhu a orientaci.

Co potřebujete vědět: Vestibulární systém

Vestibulární systém se skládá ze tří smyčkovitých trubiček, které jsou vzájemně kolmé. Všechny jsou naplněny tekutinou a buňky v těchto trubičkách pomáhají mozku porozumět pohybu ve směrech x, y a z ve 3D prostoru.

Aby výzkumníci navázali na tuto práci, umístili 13 holubů, jednoho po druhém, do zařízení, které vytvářelo točící se magnetické pole po dobu více než hodiny. Poté tým sledoval, které nervové buňky v ptácích byly aktivovány pomocí genetických markerů buněčné aktivity. Srovnání mozků ptáků vystavených rotujícímu magnetickému poli s těmi, kteří neprošli touto zkušeností, naznačilo, že vestibulární systém hraje klíčovou roli. (Experiment byl zopakován ve tmě, což vyloučilo hypotézu o světelných proteinech.)

Tato technika „nám umožnila identifikovat specializované okruhy, které zpracovávají magnetické informace,“ říká David Keays, spoluautor studie a neurovědec na Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově. „Navíc poskytla kritickou stopu k lokalizaci primárních magnetických senzorů.“

Keays a jeho kolegové následně pitvali tři holuby, aby se podívali blíže na jejich vláskové buňky. Tyto buňky s vláskovými filamenty se nacházejí ve vnitřním uchu naplněném tekutinou a detekují pohyb a převádějí ho na elektrické signály, které mozek může interpretovat. Tým zjistil, že holubí vláskové buňky obsahovaly vysoké úrovně proteinů, které jsou známé svou citlivostí na elektromagnetické změny.

Tato studie je „technickým mistrovským dílem,“ říká Warrant. Přesto by se rád dozvěděl, jaké vlastnosti magnetického pole Země mohou být detekovány vestibulárním systémem holubů, jako je například schopnost určovat sever a jih na základě tvaru pole, což některá zvířata dokážou. „To je vše velmi vzrušující pro sensory fyziology,“ dodává.

Ulrich Mueller, neurovědec z Johns Hopkins University, který se na studii nepodílel, říká, že i když je studie „přesvědčivá“, další genetické studie jsou potřebné k ověření výsledků. Například tvrdí, že vypnutí genové sekvence, která kóduje nově identifikovaný magnetoreceptivní protein, by mohlo ukázat, zda je tento protein skutečně odpovědný za daný smysl.