Цивилизация
Процессы, обеспечивающие зрение у человека, достаточно хорошо изучены, что не мешает регулярно открывать более оригинальные зрительные способности у других групп животных. Особенно отличились в этой области насекомые, научившиеся распознавать поляризацию света, ближний инфракрасный и даже ультрафиолетовый спектр.
Последняя способность, вкупе с чувствительностью к синему цвету, частично сохранилась и у млекопитающих, помогая им подстраивать свой околосуточный ритм. Но и здесь маленькие мушки опять «обошли» человека.
Как показали массачусетские нейробиологи, дрозофилам синий цвет помогает ориентироваться в пространстве.
Стивен Репперт и соавторы опубликованной в Nature работы нашли основу магнитной чувствительности плодовых мушек – отдельные фоторецепторы сетчатки.
Безусловно, это не единственные животные, использующие магнитное поле планеты для ориентирования и навигации, поиска дома и далёких миграций. И, судя по всему, за миллионы лет раздельной эволюции разные группы научились делать очень оригинальными способами.
Основных подходов, по крайней мере тех, которых пока обнаружили учёные, – три. Первый – пока достоверно неподтвержденная электрочувствительность некоторых океанических рыб, второй – процессы, основанные на движении кристаллов магнетита в животных клетках.
Третий, которому Репперт и посвятил своё исследование, – химические реакции, регулируемые магнитным полем. В случае мушек это происходит в специализированных фоточувствительных клетках, содержащих белки Cyr – флавопротеины. Как и в случае других светочувствительных молекул, при взаимодействии Cry с квантом света происходит образование радикалов с последующим переносом электронов.
На этой стадии и происходит «распознание» направления магнитного поля.
Как описано в учебнике физики 10 класса, движение заряженных частиц начинает отклоняться под действием магнитных линий Земли, роль которых в эксперименте Репперта исполняли две магнитные катушки. Направление движения, судя по всему, регистрируется в дальнейшей электронно-транспортной цепи.
Электроны для этого процесса поставляют упомянутые выше флавопротеины Cyr, встречающиеся у всех насекомых и играющие важную роль в регуляции циркадных ритмов. У позвоночных эти гены тоже встречаются, но уже не обладают чувствительностью к свету, хотя и участвуют в подстройке временных ощущений. Видимо, доставшиеся нам от общих предков Cyr регулируют работу двух других генов – Clock и Bmal1, роль которых считается доказанной.
Дрозофила, в отличие и от позвоночных, и от остальных хорошо изученных насекомых, – единственное животное, обладающее модификацией Cyr14, одновременно воспринимающей свет, участвующей в контроле хронобиологических процессов организма и способной распознавать магнитное поле.
Как показал Репперт, эти процессы имеют не только общую материальную основу, но и должны происходить одновременно.
Для магнитной чувствительности необходим видимый свет, а точнее, его синяя и ближняя ультрафиолетовая часть с длиной волны, меньшей 420 нм. Вероятно, только такие кванты света способны разделить белки на заряженные частицы. В том случае, если ученые блокировали эту область спектра, то их генетически полноценные подопечные, выучившиеся двигаться по магнитному полю в сторону сладкой воды, оставались без пищи.
А две группы Cyr-дефицитных мушек, у которых соответствующие флавопротеины полностью отсутствовали, даже не смогли научиться оценивать магнитное поле и связывать его с питанием.
Конечно, подобные эксперименты не смогли выявить детального механизма, соединяющего фоторецепторы дрозофил с основами электродинамики.
За пределами исследования остался и биологический смысл этого феномена.
Ученые пока не знают, для чего насекомым нужна такая способность в природе: трудно представить, как за пределами лаборатории мушки могут выискивать пищу с помощью этого чувства, а покрывать такие же расстояния, как и птицы в сезонные миграции, дрозофилы физически неспособны.