17.11.2015 | Наука

Исследователи обнаружили универсальный природный биокомпас

Многие животные, среди которых морские черепахи, птицы, черви, бабочки и волки, могут определять направление, ориентируясь по магнитному полю Земли.

Фото Doug Allan/Nature Picture Library

Структуры, "чувствующие" магнитное поле, заключены внутри их клеток. Однако до сих пор учёные не могут разобраться, какой механизм или механизмы отвечают за эту способность.

Предыдущие выводы исследователей были противоречивыми: некоторые полагали, что навигация зависит от содержащих железо молекул, другие – что за неё ответственен светочувствительный белок криптохром.

В ходе нового исследования команда, возглавленная биофизиком Цань Се (Can Xie) из Пекинского университета, обнаружила белок, присутствующий в организме плодовых мушек, бабочек и голубей, который, по всей видимости, на самом деле отвечает за магнитную навигацию у животных. Группа Се также выявила, что все предыдущие "претенденты" вместе с данным белком являются частями единой системы.

Китайские специалисты изучили некоторые белки мушек-дрозофил и обнаружили среди них молекулу, связывающую железо и серу и взаимодействующую с криптохромом. Эти молекулы производятся внутри клетки, а не на клеточной мембране, а клетки находятся в голове животного.

Изученный белок, известный как CG8198, участвует в регуляции биоритмов в организме мушек. Как выяснили исследователи, в комплексе с криптохромом он образует своего рода наноиглу (центральный стержень из полимерного CG8198 и оболочка из криптохрома).

"Мы использовали методы электронной микроскопии и компьютерное моделирование, чтобы понять структуру белка", – комментирует Се.

Электронная микроскопия показала, что структура из белков выравнивается даже по слабому магнитному полю как стрелка компаса. Учёным пришлось использовать инструменты из пластика, так как белковые структуры оказались настолько намагниченными, что прилипали к металлическим инструментам.

Китайские исследователи назвали комплекс MagR, то есть "магнитный рецептор".

Позднее учёные идентифицировали и выделили аналогичный белковый комплекс в организме голубей и бабочек-монархов. Се полагает, что такого рода белки действуют одинаковым образом в организмах всех животных.

В настоящее время исследователи не знают точно, как именно работает эта белковая структура, однако они предполагают, что белки, подобно стрелке компаса, всегда "указывают" животному на север, – вероятно, посылая сигналы в нервную систему.

В ходе дальнейшей работы учёные попытаются "выключить" ген, отвечающий за создание в клетках животного белков MagR, и посмотреть, что станет с ориентацией в пространстве у модифицированных дрозофил.

Научная статья специалистов Поднебесной была опубликована журналом Nature Materials.

По публикациям UkrNet