Учёные выяснили, как птицы «видят» магнитное поле Земли во время перелетов

Человечеству потребовались тысячелетия, чтобы создать компасы, карты и спутниковую навигацию, тогда как мигрирующие птицы — кулики, ласточки, арктические крачки и многие другие — всегда обладали врождённой системой ориентации для сверхдальних перелётов. Эти животные безошибочно находят путь через континенты и океаны, преодолевая тысячи километров. Учёные давно предполагали, что ключевую роль в этом процессе играет магниторецепция — способность ощущать магнитное поле Земли, однако механизм её работы долгое время оставался одной из самых загадочных тем в биологии.

Прорыв произошёл, когда исследователи сместили фокус внимания с мозга птиц на их глаза. Выяснилось, что основой магнитного «чувства» является особый белок криптохром, находящийся в светочувствительных клетках сетчатки. Этот белок работает как молекулярный сенсор. При попадании света определённого спектра, прежде всего синего, в криптохроме запускается сложная биохимическая реакция с образованием пар радикалов — молекул с неспаренными электронами.

Спины этих электронов крайне чувствительны к направлению и силе магнитного поля Земли. Под его воздействием меняется состояние радикальной пары, а вместе с ним и сигнал, который криптохром передаёт в мозг. В результате магнитное поле фактически преобразуется в зрительную информацию.

Проще говоря, для птиц магнитное поле становится «видимым». Оно не выглядит как привычная человеку стрелка компаса. Согласно основной гипотезе, магнитная информация накладывается на обычное зрение в виде изменений яркости, контраста или своеобразных цветовых пятен в поле зрения. Это можно сравнить с эффектом полупрозрачного фильтра: направление на север может проявляться как едва заметная голубоватая дымка или изменение освещённости. Именно поэтому магнитная навигация наиболее эффективно работает при наличии коротковолнового синего света, что объясняет повышенную точность ориентации в ясную погоду.

При этом магнитный компас — лишь один элемент сложной навигационной системы птиц. Они также ориентируются по солнцу и звёздам, используют визуальные ориентиры ландшафта и, в некоторых случаях, обоняние. Магниторецепция служит базовым, постоянно доступным ориентиром, особенно важным в условиях плохой видимости или при длительных перелётах над океаном.

Открытие роли криптохрома не только проливает свет на многовековую загадку птичьих миграций, но и демонстрирует удивительную изощрённость живых систем. Обычное зрение птиц оказалось интегрировано с квантово-химическим механизмом, позволяющим считывать параметры магнитного поля планеты — совершенной навигационной технологией, созданной природой задолго до появления первых человеческих приборов.