Зачем чувствовать магнитное поле?

Отвечает Александр Хазанов, студент-биохимик, автор биологического блога «О живом» и лектор культурно-просветительского проекта «Архэ».

Для начала уточню, что речь о магнитном поле Земли, и объясню, почему это важно. Его интенсивность в десятки раз ниже, чем у самого обычного магнита на холодильнике. Тонкость процессов — одна из причин, по которым явление магниторецепции очаровывает наше воображение и морочит головы ученым. Эту тонкость особенно красочно иллюстрирует ориентирование по магнитному полю летучих мышей (изученных по этому вопросу), которое сохраняется даже в поле мощностью кратно более слабого, чем земное. Кроме того, просто ощущать магнитное поле Земли недостаточно, нужно относительно него ориентироваться.

Однако вернемся к вопросу. Умение чувствовать его пригодится, если вы совершаете далекие и регулярные миграции, при этом возвращаясь домой. Недаром чаще всего магнитный компас обсуждается на примере мигрирующих птиц, морских черепах, бабочек монарх... Он особенно важен, когда другие системы ориентирования помочь не могут. Но стоит понимать, что на различных этапах перемещений работают разные способы определения своего местоположения относительно цели (а обычно работа нескольких совмещается) — магниторецепция способна помочь лишь в рамках больших расстояний. Вдобавок удобно, что такой способ навигации у мигрирующих животных врожденный: вылупившиеся черепашата с мамой не общаются, но спустя годы возвращаются на родной пляж. Однако, конечно, миграциями на тысячи километров магниторецепция не ограничивается. Так, установлено, что медоносные пчелы могут фиксировать и сообщать коллегам путь до чего-либо относительно линий магнитного поля Земли.

Важно понимать, что магниторецепция всегда неразрывно связана с поведением. В том числе по этой причине за полвека ученые успели допустить вселяющее ужас количество ошибок в методиках проведения опытов и своих выводах (например, раз, два, три и четыре).

Несложно предугадать особый интерес к человеческой натуре. Ответ прост и банален: в современном мире человеку магниторецепция ни к чему. Однако это не значит, что способность к ней не сохранена у многих людей (возможно, потому что ею еще относительно недавно могли пользоваться первобытные охотники, уходя далеко от стоянки). И это предположение совсем не фантастическое, а вполне согласующееся с последними научными данными, хоть над этим еще работать и работать.

Но сегодня перед учеными уже иная проблема, чем тут у нас, а именно механизм магниторецепции. Точнее, механизмы. Явление пытаются объяснить две главенствующие и, чего скрывать, конкурирующие теории (хотя есть и другие, но совсем забавные). Одна из этих двух вообще была выдвинута физиками и столь элегантна, что биологи в течение десятков лет не принимали ее всерьез.

Эту систему предположений и научных данных можно отнести к области квантовой биологии. Ключевую роль в ней играют сверхтонкие взаимодействия между электронами орбит атомов и протонов их ядер (сверхтонкие взаимодействия зависят от спинов частиц). Согласно гипотезе, в результате активации фотонами света (ограниченной области спектра) получаются промежуточные продукты — радикальные пары. В зависимости от формы, которую определяют сверхтонкие взаимодействия внутри пар, находящиеся под влиянием магнитного поля, они в итоге дают немного различные продукты. Предполагается, что, локализуясь в сетчатке глаз, это (а именно белки криптохромы) не без помощи некоторых сигнальных механизмов способно обеспечивать работу магнитного компаса.

Интрига до сих пор сохраняется, потому что еще очень многое пока не подтверждено. И разумеется, вопросов здесь куда больше, чем ответов, но тем и замечательна тема магниторецепции.


Александр Хазанов, студент-биохимик, автор биологического блога «О живом», лектор культурно-просветительского проекта «Архэ»

06.06.2019 15:16:10