Živočichové s magnety v hlavě: magnetická indukce a kvantová biochimie
Ryby, ptáci, plazi, obojživelníci a dokonce i někteří savci se orientují díky zemskému magnetickému poli: «Existují náznaky, ale mechanismus přesně není známý».
Alpské novétsky se narodí a žijí jako larvy v kalužích, rybnících nebo potocích. Po metamorfóze, když jsou ještě mladí, opouštějí vodu a tráví téměř celý rok v hustých lesích vlhké Evropy. Když přijde čas páření, vrací se do téže nádrže, kde se narodili. Aby bylo možné posoudit jejich schopnost orientace, odvezli některé až 42 kilometrů od jejich tůňky. A bez problémů se vrátili domů v přímce, přestože měřili pouhých 12 centimetrů. Stejně jako mnoho jiných zvířat, i tito obojživelníci vnímají zemské magnetické pole, které jim slouží jako kompas a GPS pro určení jejich polohy na Zemi a návrat. Ale lidé teprve začínají chápat tuto super schopnost.
„Zemské magnetické pole proniká všemi,“ připomíná Francisco Javier Diego-Rasilla z Španělské herpetologické asociace v Národním muzeu přírodních věd. „Ale smysl pro magnetismus, na rozdíl od jiných smyslů, je nejtajnější ze všech,“ dodává. Je známo, že obojživelníci jako novětsky a žáby vnímají magnetismus planety. Bylo také zdokumentováno u alespoň 20 druhů ptáků, a to nejen migratorních. Mezi rybami se manty a žraloci orientují díky magnetické polaritě. U plazů se předpokládá, že želvy se vracejí na pláž, kde se narodily, protože si do mozku uloží mentální mapu s koordináty. Dokonce i někteří savci, zejména netopýři a hraboši, spoléhají na magnetismus, aby létali v noci nebo se pohybovali pod zemí ve tmě.
Ale jedna věc je vědět, že mnohá zvířata mají tento smysl pro magnetismus, a jiná jeho mechanismus lokalizovat. Pořád neexistuje, nebo alespoň nebyl ještě nalezen, speciální orgán pro vnímání magnetického pole, jako jsou nos nebo ruce pro čich nebo hmat. V sítnici migrujících ptáků byly objeveny proteiny, kryptochromy, citlivé na modré světlo: jsou prvním stupněm složitého orientačního mechanismu založeného na kvantové fyzice. Pokud jde o želvy, věří se, že mají v těle částice magnetitu, magnetického minerálu, které generují interně. Oboživelníci mají v hlavě klíčovou žlázu pro svou orientaci.
„Potřebuješ vědět, kam jdeš, ale také, kde jsi,“ komentuje Diego-Rasilla. To znamená, že nestačí mít kompas ukazující na sever pro orientaci. Také je potřeba mapa jako výchozí bod. „Existují úkoly, jako pohyb na kolmém směru, jít k břehu tůňky, kde stačí kompas,“ dodává vědec, který studuje smysl pro magnetismus u obojživelníků již desítky let. „Ale alpské novětsky, které migrují v noci, kromě kompasu používají mentální mapu pro své migrace,“ dodává. Na této mapě si uchovávají souřadnice, které jim umožňují vrátit se. Co Diego-Rasilla objevil po letech experimentů, zachycení těchto novětsků (Ichthyosaura alpestris) a jejich odvezení daleko, je, že recalibrují svůj kompas aktualizací mapy každý den: přesně když slunce zapadá, se orientují na osu sever-jih, ale mírně vychýleno na východ, „a to právě když jsou v magnetickém poli nejmenší rušení,“ připomíná vědec.
Když v 60. letech minulého století objevili dva němečtí ornitologové, W. Merkel a W. Wiltschko, žeEuropean robins létají z severní Evropy do Afriky díky magnetorecepci, skepticismu mezi svými kolegy bylo běžné. A to i přesto, že jejich experimenty byly důkladné: ptáčci byli vypuštěni v protáhlých klecích obklopených Helmholtzovými cívkami, které generují své vlastní magnetické pole, rušící ostatní (jako je zemské), ptáčci upravovali svůj let podle nového pole.
Přesto se hromadily důkazy. Brzy se objevilo, že to, co vede ptáky, není jen polarita pole (magnetický sever), ale také jeho intenzita. Zemské magnetické pole je důsledkem přítomnosti částečně roztaveného železného jádra na planetě, která se otáčí. Je to, jak se učí školáci na základní škole, obrovský elektroagnet. Vtáčí kompas, který nefunguje jako ty, které vyrábějí lidé, by se opíral o nanoparticize magnetitu, které by měly mít v zobáku, aby vnímaly intenzitu magnetu.
Existuje také jiný možný mechanismus, který zatím není zcela pochopen: ptáčci a další ptáci vnímají sklon pole díky fotosenzitivním molekulám ve svých očích, zejména v pravém. Tyto kryptochromy vyvolávají biochimický proces s účinky kvantové fyziky: tvoří páry volných radikálů, kde jsou elektrony nevyvážené, které se chovají v závislosti na magnetickém poli.
Bezdrátové nabíječky v uchu
Ale holubi se zdá, že se orientují jiným způsobem. V nich nebyla nalezena magnetit a mohou se orientovat ve úplné tmě. Ve nedávném článku zveřejněném v Science tým vědců našel neuronální a molekulární mechanismus, kterým vnímají zemské magnetické pole podle jiného principu, magnetické indukce. „Je to stejné, co se používá v bezdrátových nabíječkách,“ srovnává Gregory Nordmann z Max Planck Institute for Biological Intelligence a Ludwig Maximilian University (Mnichov, Německo).
Mechanismus potvrzený u holubů, o němž se věří, že ho využívají elasmobranqui, jako jsou manty a žraloci, zvyšuje počet známých systémů, kterými se zvířata orientují: nanokrystaly magnetitu, biochimie kvantová závislá na světle a magnetická indukce. „To naznačuje, že magnetorecepce evolučně vyvinula konvergentním způsobem; to znamená, že různé druhy, s různými anatomiemi a ekologickými potřebami, vyvinuly podobné smyslové schopnosti prostřednictvím různých biologických mechanismů,“ říká Nordmann.
Nejzajímavější případ smyslu pro magnetismus je možná u želv Caretta caretta. Mladí vylíhnou ze písku, odplouvají do oceánu a po 20 až 30 letech vyplouvají tisíce kilometrů zpět na stejnou pláž, aby nakladli vlastní vejce. V nedávném experimentu tým vědců zasahoval do jejich magnetické percepce. I když byly sesbírány na pobřeží Karolíny v USA, byly po dobu osmi měsíců krmeny a zároveň jim podávali magnetický pulz, aby cítily existující magnetické pole mnohem dál na jih, na Haiti nebo na Turks- a Caicos (ukrajinské zámořské území Spojeného království). Tímto způsobem je chtěli podmínit podobně jako Pavlovovy psy, aby asociovaly magnetické souřadnice s odměnou za jídlo.
Jakmile se „podmínily“, snažily se je nechat «magneticky slepé» předtím, než je virtuálně vrátili na některý z karibských ostrovů. Mladí přestali vykazovat nadšení před tím, než byly dezorientovány. To by naznačovalo přítomnost magnetitu uvnitř nich.
„Bylo navrženo, že orientační smysl zvířat by mohl zahrnovat biochimické reakce ovlivněné zemským magnetickým polem,“ připomíná Alayna Mackiewicz, výzkumnice z University of North Carolina v Chapel Hill a první autorka tohoto díla publikovaného v Journal of Experimental Biology. „Jelikož navrhované chemické reakce jsou dočasné, magnetický pulz by neměl mít trvalý účinek,“ zdůrazňuje výzkumnice. „Naopak, je pravděpodobné, že krystaly magnetitu jsou uloženy v specializovaných smyslových buňkách, a magnetický pulz by mohl remagnetizovat tyto malé magnety a tímto způsobem ovlivnit magnetické informace zasílané nervovému systému,“ dodává.
Magnetit by mohl být tím, co je spojovalo s pláží, kde se narodily. Díky těmto nanokrystalům by byly jejich koordináty uloženy v mozku těsně před tím, než se vrhnou do moře. Mackiewicz to shrnuje takto: „Existují důkazy podporující hypotézu geomagnetické imprinting, kde jednotlivci se identifikují s magnetickým polem jejich místa narození a používají tyto informace, aby se vrátili na své rodné pláže.“ Ale uznává, že „mechanismus není přesně znám, ale je pravděpodobné, že používají magnetické informace pro orientaci při návratu do místa svého původu.“
