Магнітна стрілка біокомпасу являє собою білковий комплекс з постійним магнітним моментом.
Зараз у біології накопичилося вже досить багато свідчень на користь того, що тварини можуть орієнтуватися по геомагнітному полю. Як ми знаємо, біля екватора силові лінії магнітного поля планети майже паралельні земній поверхні; при русі до полюсів вони утворюють все більший кут; нарешті, на полюсах вони перпендикулярно входять в поверхню Землі. Інший параметр поля, його сила, максимальна у полюсів і слабшає при русі до екватора. Очевидно, що вміння «ловити» хоча б один з цих параметрів може сильно допомогти в навігації. І дійсно, приклади геомагнітної орієнтації можна знайти у риб, морських черепах, птахів і ряду інших видів; взагалі ж вперше здатність орієнтації в магнітному полі була виявлена ще в 1960-х роках якраз у птахів. Однак відтоді біологів мучить одна проблема - їм ніяк не вдається знайти орган магнітного почуття; тобто, виходить, що саме почуття є, а рецепторів для нього немає.
Час від часу з'являються повідомлення про те, що виявлений той чи інший компонент системи магнітної рецепції. Так, у 2012 році зоологи з Мюнхенського університету Людвіга - Максиміліана описали магніточутливі клітини, що знаходяться в райдужній оболонці ока у форелі. Того ж року дослідники з Університету Бейлора опублікували в Science статтю, в якій говорилося про нейрони в мозку птахів, які реагували на зміни магнітного поля. Але питання про рецепторів, тим не менш, залишалося відкритим - від якого органу до таких нейронів можуть приходити сигнали?
У рецепторних клітинах має бути щось, що реагує на магнітне поле, і це «щось», очевидно, має бути з'єднанням заліза. Спочатку вважали, що пташиним магнітним компасом служить дзьоб, потім в теорії «магнітного дзьоба» ніби розчарувалися - в ньому так і не знайшли рецепторів, які могли відчувати магнітне поле. У 2013 році в Current Biology вийшла стаття з описом залізних мікрошариків, знайдених у клітинах внутрішнього вуха птахів. Однак чи дійсно мікрошарики допомагають відчувати зміни в магнітному полі? Крім того, вони є тільки у пернатих, і тоді залишається питання, за допомогою чого орієнтуються в геомагнітному полі інші тварини.
Дослідникам з Пекінського університету, Університету Цинхуа і Китайської академії наук вдалося визначити білки, які можуть служити універсальною магнітною антеною для різних видів живих істот. Магнітне почуття зазвичай зводять до двох молекулярних механізмів: один заснований на з'єднаннях, до складу яких входять оксиди заліза, в іншому передбачається участь білка Cry, які реагує на магнітне поле. Однак сам по собі Cry навряд чи здатний працювати рецептором. Цань Се (Can Xie) і його колеги прочесали геном дрозофіли на предмет потенційних партнерів Cry - ним виявився білок MagR, в структуру якого входять кластери атомів заліза і сірки (без заліза в магнітному почутті все-таки ніяк не обійтися).
Незабаром з'ясувалося, що і Cry, і MagR є не тільки у дрозофіл, але і у голубів, метеликів, щурів, акул, людей та інших тварин, і що у всіх них ці білки досить консервативні, тобто вони мало змінювалися в ході еволюції. Подальші експерименти дозволили побудувати модель магнітного біокомпасу: у статті в Nature Materials автори пишуть, що молекули білків складаються у щось на зразок нанопалочки, яка володіє постійним магнітним моментом (завдяки залізо-сірчаним структурам) і розташовується в просторі згідно з напрямком зовнішнього магнітного поля. Тобто Cry і MagR формують справжню стрілку компаса, і тепер залишається тільки зрозуміти, як клітина, в якій така стрілка знаходиться, відчуває її повороти: можливо, вона зачіпає за якісь цитоскелетні структури, може, безпосередньо включає і вимикає іонні канали, від яких залежить генерація нейрохімічного імпульсу.
На користь такого компасу говорить те, що він, очевидно, універсальний - як було сказано вище, білки Cry і MagR є у багатьох, якщо не у всіх, тварин (тільки хтось навчився використовувати їх як магнітний сенсор, а хтось - ні) - і що з його допомогою можна відстежувати як інтенсивність, так і напрямок поля. Однак якщо взяти тих же голубів, то вони здатні відчувати таку річ, як магнітне нахилення, тобто кут, на який відхиляється стрілка під дією магнітного поля Землі у вертикальній площині. Комплекс MagR/Cry, судячи з того, як його описують, навряд чи може реєструвати ще й нахилення, так що не виключено, що, крім нього, існують ще й інші молекулярні системи магнітного почуття.
За матеріалами The Scientist.