Дэвид Барри - Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Но положение не вполне безнадежно. Мы знаем, как реагируют на магнитное поле магнитотаксисные бактерии, и знаем, что они существуют уже давно. Такие бактерии содержат микроскопические цепочки кристаллов магнетита, что позволяет им совершенно пассивно разворачиваться вдоль окружающего их магнитного поля — так же, как разворачивается стрелка компаса. Если способность чувствовать магнитное поле Земли повышает их шансы на выживание и воспроизводство, значит, механизм, основанный на свойствах магнетита, могли унаследовать и многие, а может быть, и все животные [425] Kobayashi, A., & Kirschvink, J. L. (1995). ‘Magnetoreception and electromagnetic field effects: sensory perception of the geomagnetic field in animals and humans’. . Но может ли он работать в многоклеточном организме?

По-видимому, матрицу из нескольких миллионов клеток, содержащих магнетит, можно было бы использовать для обнаружения малых изменений напряженности магнитного поля Земли [426] Taylor, B. K., Johnsen, S., & Lohmann, K. J. (2017). ‘Detection of magnetic field properties using distributed sensing: a computational neuroscience approach’, Bioinspiration & Biomimetics, 12 (3), 036013. . Достоверные свидетельства присутствия магнетита в организме животных получить трудно, потому что образцы тканей чрезвычайно легко загрязнить — это могут сделать даже летающие в воздухе частицы вулканической пыли, — но его находили у насекомых, птиц, рыб и даже в теле человека.

Повсеместное присутствие магнетита позволяет предположить, что он, видимо, выполняет какую-то важную функцию. Например, в брюшке медоносных пчел есть образованные из магнетита постоянные магниты. Они начинают формироваться, когда насекомые еще находятся в стадии личинки, и предположительно приобретают ориентацию, пока те остаются в виде куколок в своих отдельных ячейках, причем эти магниты выстраиваются под прямым углом к поверхности сот. У пчел есть сотни специализированных клеток, расположенных в верхней части их брюшка, которые содержат тысячи отдельных зерен магнетита. Эти клетки входят в состав матрицы, которая, как полагают исследователи, расширяется или сокращается в ответ на изменения окружающего магнитного поля. Кое-кто считает, что этот механизм лежит в основе компаса наклонения пчел [427] Gould & Gould, Nature’s Compass, op. cit. P. 111–114. .

Форель можно быстро научить получать пищу, прикасаясь носом к подводному объекту, найти который можно только по слабому изменению напряженности окружающего магнитного поля. Эта способность, по-видимому, обеспечивается магнетитом, который содержится в некоторых клетках носа этих рыб; похожие клетки были найдены и у лосося (при этом форель не проявляет чувствительности к изменениям наклонения магнитного поля). Когда акулы учатся находить магнитные объекты и подплывать к ним, они, судя по всему, используют не свою хорошо известную электрочувствительность, а некий отдельный магнитный орган [428] Anderson, J. M., Clegg, T. M., Véras, L. V., & Holland, K. N. (2017). ‘Insight into shark magnetic field perception from empirical observations’, Scientific Reports, 7 (1). P. 11042. .

В 2007 году появилось сообщение, что чувствительные окончания нервных клеток голубиного клюва содержат магнетит и еще один магнитный материал [429] Fleissner, G., Stahl, B., Thalau, P., Falkenberg, G., & Fleissner, G. (2007). ‘A novel concept of Fe-mineral-based magnetoreception: histological and physicochemical data from the upper beak of homing pigeons’, Naturwissenschaften, 94 (8). P. 631–642. . Поскольку эту часть организма голубя обслуживает всего один нерв — тройничный, — ученые предположили, что магнитная информация должна поступать в мозг птицы именно по этому каналу. Эту гипотезу подкреплял тот факт, что голуби, обученные обнаруживать сильные магнитные поля, теряли эту способность после перерезания тройничного нерва [430] Mora, C. V., Davison, M., Wild, J. M., & Walker, M. M. (2004). ‘Magnetoreception and its trigeminal mediation in the homing pigeon’, Nature, 432 (7016). P. 508. . Несколько лет спустя обнаружилось, что некоторые участки мозга зарянки реагируют на быстрые изменения магнитного поля, а в отсутствие поля остаются неактивными. После перерезания тройничного нерва активность этих участков мозга значительно снизилась.

В свете этих открытий теория о том, что частицы магнетита, имеющиеся в птичьих клювах, действительно находятся в основе механизма магниторецепции, казалась правдоподобной. Но в 2012 году выяснилось, что обнаружение частиц магнетита в клювах голубей было ошибочным. Они оказались совершенно другими объектами — иммунными клетками, которые называются макрофагами [431] Treiber, C. D., Salzer, M. C., Riegler, J., Edelman, N., Sugar, C., Breuss, M., … & Shaw, J. (2012). ‘Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons’, Nature, 484 (7394). P. 367. . Были и другие непонятные факты. Некоторые виды перелетных птиц, мигрирующие по ночам, вполне способны делать это с перерезанным тройничным нервом [432] Zapka, M., Heyers, D., Hein, C. M., Engels, S., Schneider, N. L., Hans, J., … & Mouritsen, H. (2009). ‘Visual but not trigeminal mediation of magnetic compass information in a migratory bird’, Nature, 461 (7268). P. 1274. , а почтовым голубям необходим для нахождения дороги к дому не тройничный, а обонятельный нерв [433] Gagliardo, A., Ioalè, P., Savini, M., & Wild, J. M. (2006). ‘Having the nerve to home: trigeminal magnetoreceptor versus olfactory mediation of homing in pigeons’, Journal of Experimental Biology, 209 (15). P. 2888–2892. . С другой стороны, тростниковая камышевка не способна учесть перемещение на 1000 километров на восток (см. главу 19), если ей перерезать глазной нерв — ветвь тройничного нерва [434] Kishkinev, D., Chernetsov, N., Heyers, D., & Mouritsen, H. (2013). ‘Migratory reed warblers need intact trigeminal nerves to correct for a 1,000 km eastward displacement’, PLoS One, 8 (6), e65847. . А сильные магнитные импульсы, которые должны сбивать с толку магнетитные магниторецепторы, действительно нарушают ориентацию взрослых (но не молодых) воробьинообразных птиц, мигрирующих по ночам [435] Holland, R. A., & Helm, B. (2013). ‘A strong magnetic pulse affects the precision of departure direction of naturally migrating adult but not juvenile birds’, Journal of The Royal Society Interface, 10 (81), 20121047. .