Птицы видят магнитные поля: как ученые раскрыли их «навигационную систему»

Человечеству потребовались тысячелетия, чтобы создать компасы, карты и спутниковую навигацию. Мигрирующие птицы, такие как кулики, ласточки или арктические крачки, всегда обладали собственным, встроенным природой комплексом для сверхдальних перелетов. Они безошибочно находят путь через континенты и океаны, преодолевая тысячи километров. Ученые давно предполагали, что ключевую роль в этом играет магниторецепция — способность ощущать магнитное поле Земли. Однако загадка того, как именно птицы его видят или чувствуют, долгое время оставалась одной из самых интригующих в биологии.

Прорыв в понимании этого феномена произошел, когда исследователи сконцентрировались не на мозге птиц, а на их глазах. Оказалось, что секрет кроется в особом белке — криптохроме, который находится в светочувствительных клетках сетчатки. Этот белок действует как молекулярный датчик. Когда свет определенного спектра, особенно синий, попадает на него, он запускает сложную биохимическую реакцию. В результате создаются пары радикалов — молекул с неспаренными электронами. Спины этих электронов чрезвычайно чувствительны к направлению и силе магнитного поля. Магнитное поле Земли влияет на состояние этой молекулярной пары, что, в свою очередь, меняет сигнал, который криптохром посылает в мозг.

Проще говоря, для птицы магнитное поле становится видимым. Оно не выглядит как стрелка компаса, а, согласно ведущей гипотезе, накладывается на обычное зрение в виде своеобразного фильтра, пятна или изменения яркости в определенной части поля зрения. Представьте, что вы смотрите на мир через очки, в которых от направления на север зависит легкая голубоватая дымка или изменение контраста. Именно так, вероятно, и ориентируются пернатые путешественники. Эта «магнитная картина» наиболее четко проявляется при восприятии коротковолнового синего света, что объясняет, почему многие птицы активнее используют навигацию в ясные дни.

Но магнитный компас — это лишь одна часть сложной системы. Птицы также сверяются с положением солнца и звезд, запоминают ландшафтные ориентиры и даже могут использовать обоняние. Магниторецепция служит им фундаментальным, всегда доступным базовым курсом, особенно в условиях плохой видимости. Удивительно, что этот сложнейший молекулярный механизм встроен прямо в обычный, на первый взгляд, процесс зрения. Открытие работы криптохрома не только объясняет многовековую загадку птичьих миграций, но и заставляет по-новому взглянуть на возможности живой природы, создавшей совершенную навигационную систему на молекулярном уровне задолго до появления у человека первых технологий.