Alle lebenden Zellen können die molekulare Maschinerie des „sechsten Sinns“ enthalten: ScienceAlert

Jedes Tier auf der Erde kann die molekulare Maschinerie zur Wahrnehmung von Magnetfeldern beherbergen, sogar jene Organismen, die nicht mit diesem mysteriösen „sechsten Sinn“ navigieren oder wandern.

Wissenschaftler, die an Fruchtfliegen arbeiten, haben ein allgegenwärtiges Molekül in allen lebenden Zellen identifiziert, das auf magnetische Empfindlichkeit reagieren kann, wenn es in ausreichend großen Mengen vorhanden ist oder wenn andere Moleküle dies unterstützen.

Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass magnetischer Empfang im Tierreich häufiger vorkommen könnte, als wir jemals wussten. Wenn die Forscher Recht haben, könnte es sich um eine überraschend alte Eigenschaft handeln, die fast alle Lebewesen teilen, wenn auch mit unterschiedlichen Kräften.

Das bedeutet nicht, dass alle Tiere oder Pflanzen Magnetfelder effektiv wahrnehmen und verfolgen können, aber es weist darauf hin, dass alle lebenden Zellen, einschließlich unserer eigenen.

Wie wir die Außenwelt wahrnehmen, vom Sehen und Hören bis zum Fühlen, Schmecken und Riechen, ist gut verstanden. sagen Neurowissenschaftler Richard Baines von der University of Manchester.

„Aber im Gegensatz dazu ist noch unbekannt, was Tiere wahrnehmen können und wie sie auf ein Magnetfeld reagieren. Diese Studie machte einen großen Fortschritt im Verständnis, wie Tiere externe Magnetfelder wahrnehmen und darauf reagieren – ein sehr aktives und umkämpftes Feld.“

Magnetismus Es mag für uns magisch klingen, aber viele Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und andere Säugetiere in freier Wildbahn können die Anziehungskraft des Erdmagnetfelds spüren und damit durch den Weltraum navigieren.

Da diese Kraft für unsere Spezies im Wesentlichen unsichtbar ist, dauerte es sehr lange, bis Wissenschaftler sie bemerkten.

Erst in den sechziger Jahren Haben Wissenschaftler gezeigt, dass Bakterien Magnetfelder wahrnehmen und sich an diesen Feldern orientieren können? In den 1970er Jahren fanden wir heraus, dass einige Vögel und Fische auf ihrem Zug dem Magnetfeld der Erde folgen.

Bis heute ist jedoch unklar, wie viele Tiere solche erstaunlichen Navigationsleistungen vollbringen.

In den 1970er Jahren, Wissenschaftler Vorschlag Dass der magnetische Kompasssinn Radikalpaare umfassen kann, das sind Teilchen mit ungepaarten Außenhüllenelektronen, die ein Paar verschränkter Elektronen bilden, deren Spin durch das Magnetfeld der Erde verändert wird.

Zweiundzwanzig Jahre später Hauptautor dieser Studie Co-Autor eines neuen Artikels Schlagen Sie ein spezifisches Molekül vor, in dem sich Radikalpaare bilden können.

Dieses Molekül – ein Rezeptor in der Netzhaut von Zugvögeln namens Cryptochrom – kann Licht und Magnetismus wahrnehmen und scheint durch Quantenverschränkung zu funktionieren.

Einfach gesagt, wenn Cryptochrom Licht absorbiert, setzt Energie eines seiner Elektronen frei, wodurch es einen von zwei Spinzuständen einnimmt, die jeweils unterschiedlich vom Erdmagnetfeld beeinflusst werden.

Cryptochrome waren über zwei Jahrzehnte hinweg eine führende Erklärung dafür, wie Tiere Magnetfelder wahrnehmen, aber Forscher an den Universitäten von Manchester und Leicester haben jetzt einen weiteren Kandidaten identifiziert.

Durch die Manipulation der Gene von Fruchtfliegen fand das Team heraus, dass ein Molekül namens Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD), das normalerweise ein Radikalpaar mit Cryptochromen bildet, eigentlich selbst ein Magnetorezeptor ist.

Dieses essentielle Molekül kommt in allen Zellen in verschiedenen Konzentrationen vor, und je höher die Konzentration, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass magnetische Empfindlichkeit übertragen wird, selbst in Abwesenheit von Cryptochrom.

Wenn FAD zum Beispiel in Fruchtfliegen durch Licht stimuliert wird, erzeugt es ein radikales Elektronenpaar, das auf Magnetfelder reagiert.

Wenn Cryptochrome jedoch mit FADs koexistieren, steigt die Empfindlichkeit der Zelle gegenüber Magnetfeldern.

Die Ergebnisse zeigen, dass Kryptochrome für den magnetischen Empfang nicht so wichtig sind, wie wir dachten.

„Eines unserer überraschendsten Ergebnisse, das dem derzeitigen Verständnis widerspricht, ist, dass Zellen weiterhin Magnetfelder ‚spüren‘, wenn ein sehr kleiner Teil von Cryptochrom vorhanden ist“, sagte sie. Erklären Der Neurowissenschaftler Adam Bradlow von der Universität Manchester.

„Das zeigt, dass Zellen, zumindest im Labor, Magnetfelder auch auf andere Weise wahrnehmen können.“

Dieser Befund könnte helfen zu erklären, warum menschliche Zellen im Labor empfindlich auf Magnetfelder reagieren. Form von Cryptochrom in den Zellen der Netzhaut vorhanden zeigte seine Fähigkeit, Magnetorezeption auf molekularer Ebene zu akzeptieren, wenn es in Fruchtfliegen exprimiert wurde.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass Menschen diese Funktion nutzen, und es gibt keine Hinweise darauf, dass Cryptochrom unsere Zellen anweist, sich entlang von Magnetfeldern im Labor auszurichten.

FAD ist wahrscheinlich die Ursache.

Obwohl menschliche Zellen empfindlich auf das Magnetfeld der Erde reagieren, haben wir kein bewusstes Gefühl für diese Stärke. Vielleicht liegt das daran, dass wir keine Hilfe vom Cryptochrom haben.

„Diese Studie könnte es uns schließlich ermöglichen, die Auswirkungen einer Magnetfeld-Exposition auf den Menschen besser abzuschätzen“, sagen Der Genbiologe Ezio Rosato von der University of Leicester.

Da FAD und andere Komponenten dieser molekularen Maschinerie in vielen Zellen vorhanden sind, könnte dieses neue Verständnis außerdem neue Forschungswege zur Verwendung von Magnetfeldern zur Manipulation der Aktivierung von Zielgenen eröffnen.Dies wird als experimenteller heiliger Gral angesehen Werkzeug und möglicherweise schließlich für den klinischen Einsatz. „.

Die Studie ist erschienen in Natur.