d_kishkinev (d_kishkinev) wrote,
d_kishkinev
d_kishkinev

Category:

Hair cells - магниторецепторы позвоночных?

Вышла imho очень важная статья наших коллег из Вены (Keays Lab, Institute of Molecular Pathology). Вот она



Рискну предположить, что если это и не статья о нахождении давно ожидаемых магниторецепторов птиц, то по крайней мере она рассказывает нам довольно важную информацию о том, как магнитное чувство работает у позвоночных (может быть в совокупности с иными чувствами - см ниже).

Кратко о выводах статьи.

1) У голубей (иммобилизированные особи, включая фиксацию головы, не под общей анестезией), помещенных в изменяющееся магнитное поле (150 μT, это примерно в 3 раза сильнее МП Земли, т.е. всё равно довольно слабое поле), наиболее активны нейроны в медиальных вестибулярных ядрах продолговатого мозга (см картинку). Эти ядра принимают информацию из внутреннего уха. Авторы обнаружили, что эта активность не зависит от света (в темноте такая же, как в присутствии света полного видимого спектра), что указывает на то, что зрение и пресловутые криптохромы могут быть не задействованы (если вообще криптохром зависимая гипотеза права и светозависимые криптохром-содержащие магниторецепторы существуют, что не факт).



2) Как голуби могли бы чувствовать изменение магнитного поля внутренним ухом? За счет старой доброй электромагнитной индукции (первое упоминание Viguier,C.(1882).Lesensdel’orientationetsesorganeschezles animaux et chez l’homme. Rev. Philos. France Let, 1–36.). Апдейтим гипотезу Вигуйера современными анатомо-физиологическими данными. Субстратом индукционного магнитного чувства должна быть электропроводящая структура хотя бы в несколько мм длины. У наземных позвоночных и голубей это мог бы быть полукружный канал. Условно это вот такой обруч (ниже на А).



Обруч заполнен лимфой, обогащенной катионами натрия и калия. Представьте, что магнитный вектор делаем sweep на 180 градусов, смотря последовательно 1) в плоскости экрана налево 2) перпендикулярно плоскости экрана, смотря вам в лицо, 3) в плоскости экрана направо. Такое может быть в случае фиксирования полукружного канала и вращения магнитного вектора или же движения головы в статичном магнитном поле Земли.

В момент sweep'а электродвижущая сила распределила бы заряды катионов в лимфе неравномерно вокруг купулы (B), так что возникло бы напряжения. Расчеты показывают, что для физических показателей полукружных каналов голубей это напряжение на максимуме где-то в районе 4-10 nV. Маленькое, но в пределах порогов чувствительности биологических структур - так называемых voltage-gated ion channels (VGIC на C). VGIC - это мембранные белки, которые, при приложении напряжения на мембрану, пропускают ионы кальция внутрь клетки и запускают сигнал в мозг. Такие белки были недавно хорошо описаны для известных электрорецепторных клеток хрящевых рыб (акулы и скаты), у которых белки, например Cav1.3, имеют очень маленькие пороги чувствительности (в районе 4-5 nV, Bellono, N.W., Leitch, D.B., and Julius, D. (2018). Molecular tuning of electroreception in sharks and skates. Nature 558, 122–126.)

3) Более того, авторы обнаружили электромагнитно чувствительную форму (сплайс вариант) белка Cav1.3 именно во внутреннем ухе голубей, как и другую электромагнитно чувствительную молекулу - BK калиевый канал. Cav1.3 сидит в апикальной части волосковых клеток (hair cells) и выглядит как точки на картинке ниже (красные стрелки).




Конечно остаются вопросы:

1) Возможно, что активность вестибулярных нейронов - следствие мультимодальной сенсорной интеграции, т.е. всё-таки источником сигнала являются не hair cells, а некие иные клетки и сенсорные системы (например зрение или гипотетические магниторецепторы, связанные с тройничным нервом)

2) Возможно, химический компас, даже на криптохромах, существует, но тогда нужно думать, может ли он быть светонезависимым и если да, то как он работает

3) Даже если hair cells являются магниторецепторами, это исследование не исключает существование иных систем магниторецепции

Короче вопросов много, но будем двигаться. По крайней мере есть некие candidate receptors in vertebrates!
Tags: magnetic field, magnetoreception, science, science popularization, sensory biology, sensory systems
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.
  • 8 comments