d_kishkinev (d_kishkinev) wrote,
d_kishkinev
d_kishkinev

Categories:

На нашей научной грядке большое волнение. Part I.

Начну, по-Ржевскому, издалека.

Всем известно, что птицы мигрируют на дальние расстояние и что английские учоные исследователи всё бьются над загадкой, как же они это делают без GPS навигаторов.

Так же многим известно, что птицы для ориентации и навигации как-то используют магнитное поле Земли, но магниточувствительные органы еще плохо изучены. 

Это упрощенная схема. На самоем деле последние лет 10-15 в сфере animal navigation все специалисты привыкали к модели, что у мигрирующих птиц, как у наиболее изученных в плане магнитных чувств животных, есть две очень разные магниточувствительные системы, а именно:

1) где-то в глазах, а точнее в сетчатке глаза, есть магниторецепторы, которые позволяют птице "видеть" направление магнитного поля и т.о. служат магнитным компасом,

2) в надклювье (верхняя часть клюва) же расположены окончания дендритов, содержащие желесодержащие минеральные частички из магнетита и магемита. Дендриты эти являются отростками нейронов, формирующих одну из трех ветвей тройничного нерва - это пятый черепно-мозговой нерв, идущих из надклювья в продолговатый мозг.

И тут за последний месяц - ба-бах! Появляются две лаборатории, которые эту привычную систему в большой степени нарушили и опубликовали две знаковые статьи.

Сначала первую статью обсудим.

Есть такой молодой профессор-австралиец, работающий в Вене, в Австрии (чувствуете его состояние? поэтому он носит шапочку с надписью I am Australian!). Зовут его Дэвид Киз (David Keays). По бэкграунду он молекулярщик-иммунолог. Прочитал статейки на нашу тему. Особенно его заинтересовала клювная история, т.к. там были уже описаны якобы найденные рецепторы. Подумал - класс! надо бы изучать эти новые рецепторы в клюве. Ведь никто про их молекулярную машинку (ионные насосы и прочее) еще ничего не знает. Написал заявку, сколотил группу, стали изучать.

Проблема однако возникла в том, что несколько лет работы всей его группы по поиску этих рецепторов ничего не принесли. Дэвид в прошлом году в Рэддинге делал доклад на конференции Королевскго института навигации, произведший эффект разорвавшейся бомбы. Потом приезжад в нашу лабу, делал подробный доклад. Ну и вот недавно, пару недель назад, это товарищи накатали статью в Nature на эту тему (Treiber et al. 2012 тут). Если у вас подписки нет, то здесь и далее пользуйтесь творением русских хакеров - www.sci-hub.org

Чтобы многобуков не читать - краткое изложение. Народ Киза на огромном материале (около 200 голубей из многих голубятен по всей Европе) выяснил, что:

- да, в клювах голубей очень много железосодержащих клеток. Эти клетки находятся в трех тканях: в перьевых фолликулах (это такой бугорок, на котором растет перо), в коже (точнее, в слое, который носит название субэпидерма) и в обонятельном эпителии (слой клеток, выстилающий обонятельную раковину). 

- в работах первооткрывателей этого т.н. "клювного органа" - группа Фляйсснеров из Франкфуртского университета - было сказано, что желесодержащие клетки расположены в трех симметрично расположенных кластерах. Так вот, никаких кластеров Киз и ко. не нашли. Клетки были расположены довольно диффузно вдоль надклювья. Какие-то ближе к кончику клюва, какие-то ближе к основанию,

- но САМОЕ ГЛАВНОЕ - большинство (99%+ а может и 100%) железосодержащих клеток НЕ НЕЙРОНЫ, т.е. не дендритные окончания, о которых говорили Фляйсснеры. Это выяснили путем прокрашивания ткани против наиболее широко встречающихся в нейронных клетках филаментов.

- а что же это за клетки, спросите вы? Оказалось, что скорее всего 90% (а где и 95-99%+) клеток - макрофаги! Это начали подозревать еще гляда на срезы (клетки имели порой явные выступы - филоподии), а потом прокрасили против MHCII (major histocompatibility complex class II protein - белок, характерный для макрофагов) и оказалось - таки большинство клеток действительно клетки иммуной системы - макрофаги!

Иммунологи давно знали, что макрофаги жрут, среди прочего, много эритроцитов, переваривают их, и железо, как отход, откладывается в их цитоплазме в виде т.н. гемосидерина и/или органелл под названием сидеросомы. Потом часть этого железа выбрасывается из клетки и может быть внось использовано другими тканями.

Если это макрофаги, подумали авторы, то в других тканях они должны тоже встречаться? Проверили - так и оказалось! Подобные клетки нашли в коже на разных участках тела. Более того, у одного из голубей, в надклювье, было какое-то повреждение (травма или опухоль) и вокруг, surprise-surprise, было куча железосодержащих макрофагов.

В сухом остатке имеем. 

Работы Фляйснеров и ко., скорее всего, не фейковые, но они, как это часто бывает в науке, слишком долго и рьяно искали магниторецепторы в клюве и поэтому их нашли. Знаменитое представлении о "трех парах симметричных точек - кластерах магниторецепторов" где находятся железосодержащие дендритные окончания, на поверку и после долгих наших запросов оказалось знанием, полученном на одной (n=1) птице. На большем материале это, по-видимому, не подтвердилось, поэтому Флейсснеры конкретно нам не могли показать эти данные, но статьи про три пары полей рецепторов уже были тиснуты. Очень возможно, что Фляйсснеры принимали за магниторецепторы, в основном (а может быть и полностью),  макрофаги, ничего общего с магниторецепцией не имеют.

Метод поиска магниторецепторов через прокраску т.н. берлинской лазурью, который использовали Фляйснеры и много кто еще до них и после них, не подходит, т.к. прокрашиваются в основном макрофаги. Нужны комбинации прокраски против железосодержащих минералов и маркеров тех или иных групп клеток (нейромаркеры, маркеры макрофагов, прочие клеточные маркеры).

Теперь существование магниторецепторов в надклювье поставлено под большое сомнение. Десятилетия работы по поиску магниторецепторов, а они где-то есть, т.к. есть магнитозависимое поведение, как бы вычеркнуты и нужно начинать искать рецепторы снова, с чистого листа.

Полностью ли погибла идея о "клювном органе"? Не совсем.

Во-первых, в настоящий момент остались некоторые статьи, правда только две-три опубликованные работы, подтверждающие наличие магниторецепторов в клюве.

Одна работа Кордулы Моры и ко. в Nature 2004 года. Они почтовых голубей обучали распознавать присутствие и отсутствие магнитного стимула в экспер. камере. Когда голуби научились это делать, то им обрезали обонятельный и тройничные нервы. И только во втором случае они переставали распознавать магнитный стимул. Вывод из работы - тройничные нерв несет некую магнитную информацию, а исходя из его анатомии - рецепторы, передающием эту информацию должны быть где-то в надклювье.

Вторая работа, Доминика Хайерса и ко. в PNAS 2010 года. В этой работе на европейских зарянках было показано, что нейрональная активность в ядрах продолговатого мозга, которые получают инпут из тройничного нерва, повышается, если птицы сидят в постоянно изменяющемся магнитном поле, и резко понижается, если нерв обрезать (логично) или не обрезан (sic!), но птица сидит в компенсированном (т.н. нулевом) магнитном поле. 

Эти работы говорят, что there is something over there.

Во-вторых, возможно, что среди массы макрофагов были незамечены настоящие магниторецепторы. Их нужно, на самом деле. не так уж и много. Пары сотен клеток хватило бы. Возможно, что какие-то клетки, которые железосодержащее и не прокрашенное MHCII, и были теми неуловимыми клетками. А может быть прокрашивание берлинской лазуре - это губительный для данных клеток протокол и их железосодержащие минералы быстро разрушаются при такой прокраске.
Наконец, не обязательно рецепторы должны содержать нейрональные маркеры и быть настоящими нейронами. Насколько я понимаю. обонятельные рецепторы - это специальные клетки, которые не являются нейронами. но которые имеют синапс с нейронами.

Короче, Фляйснеры порвали не одну телняшку, переходя на личности авторов и клеймя их открытия. Многие остальные исследователи, включая нас, этой работе доверяют (часть материала Дэвид к нам привозил и показывал) и чешут репу.

Открытие было закрыто. На мой век загадок в данной области наук хватит.

Эх, нелегко изучать новые орган чувств, но увлекательно, как детектив.

ЗЫ Будет еще часть 2 про еще одну недавнюю интересную работу. 


Tags: science
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 11 comments