Mají ptáci fotochemický kompas?  
Není to dávno, co jsme na Oslu psali, že historie poznatků orientace ptáků je plná záhad a zvratů. Už, už to vypadá, že máme ve všem jasno a pak se najde někdo, kdo udělá jednoduchý pokus a slibnou teorii zboří. Mezi vědci jsou zastánci tří hlavních teorií – vizuálně (podle hvězd), podle chování krystalů magnetitu ve specializované tkáni a podle čichu. Nyní k nim přibyla teorie, jež vše vysvětluje pomocí molekul, které reagují na orientaci magnetického pole.

 


 

Zpočátku se mělo zato, že se ptáci na svých poutích řídí zrakem a že vtom hraje roli Měsíc. Jenže se ukázalo, že ptáci létají i za bez měsíčních nocí. A tak jsme začali žasnout nadtím, jak jsou ptáci inteligentní, neboť musí mít v mozku vtištěny hvězdné mapy, které si navíc musejí časově a místně neustále korigovat. Pak ale nadšený rogalista potvrdil, že ptáci létají v mracích a že jim nevadí, když hvězdy vůbec nevidí.

Špatné počasí se tak stalo vodou na mlýn teorii o magnetismu. To ostatně potvrdily i pokusy, které si vzaly na mušku ptačí choutky v době jejich migrace. V tomto období mají ptáci takovou chuť odstartovat správným směrem, že se v klecích shromažďují na té straně, kam hodlají letět. Pokud vědci ptákům magnetické pole pod klecí uměle změnili, ptáci se rázem nastěhovali do té části klece, kam jim „kýžený“ jih vědci přesunuli.

 
Červenky vyloučily, že by jim částečky magnetitu, o nichž se soudilo, že se jimi ptáci při navigaci řídí, k něčemu byly. Nejsou. Ptáci tedy musí ke své magnetické orientaci mít nějaký jiný mechanismus.

Vše se zdálo být jasné. Zvláště když následně v horní části zobáku ptáků našly malé částečky nerostu magnetit. Vznikla uznávaná teorie o zobáku, který díky magnetitovým krystalům, funguje podobně jako střelka kompasu.

 

Zmatek na zmatek
Červenky  jsou stěhovaví ptáci, kteří létají v noci a jsou tedy na dokonale fungující navigaci ve tmě odkázáni. Když je vědci nedávno v době, kdy se jim z Německa chtělo na jih do teplých krajů, vystavili změnám magnetického pole, nestačili se divit. Použili totiž magnetické pole vytvářené frekvencí 7 megahertz. Takové pole magnetitové částečky ovlivnit nemohlo. Orgán založený na magnetitu byl, v tomto případě červenkám na nic. Přesto se stalo něco nečekaného. Pokud bylo toto extrémně rychle kmitající magnetické pole orientováno shodně s magnetickým polem Země, snažily se červenky vyrazit správným směrem k jihu. Pokud bylo pole odkloněno, nechali se ptáci zmást a zamířili špatným směrem.  Co to znamená? Potvrzuje to, že se ptáci orientují podle magnetického pole, ale magnetitové částečky k tomu rozhodně nepoužívají. S jejich pomocí orientaci magnetického pole neurčují.

 

A co oči?
V očních buňkách ptáků vědci také objevili přítomnost mikrokrystalů magnetitu. Pokud by ptáci využívali mikrokrystalů magnenetitu přítomného v sítnici oka, tak by ptáci siločáry magnetického pole „viděli“. Šlo by o jakési barevné vidění magnetických polí, které se ptákům vtiskává do paměti jako jakási barevná mapa. I tuto lákavou představu, kterou mnozí z učenců stále vyznávají, hatí ona popsaná zkušenost s červenkami a rychle se měnícím magnetickým polem.

 

 
Australští holubi se magnetickým polem řídí.


Australští holubi vrací teorii magnetitu do hry
Kromě pokusů na červenkách probíhaly pokusy i na holubech. Australanka Kordula Moraová dávala holuby do dřevěného tunelu, pod nímž instalovala zařízení vytvářející magnetické pole. Její pokus nebyl založen na „stěhovavém pudu“, nýbrž na žravé hamižnosti. Moraová stavěla na učenlivosti holubů a začala je trénovat na orientované magnetické pole. Když holub určil správný směr mašel odměnu. Pamlsky zabraly a holubi se chodili tím směrem, který jim doktorka určila umělým magnetickým polem. Až to holubi zvládli, začaly vlastní testy. Za zmínku stojí především dva z nich:


1. Když Dr. Moraová dala holubům pod zobák malý magnet, holuby to zmátlo a přestali poznávat, kdy bylo magnetické pole pod dřevěným tunelem zapnuto a kdy vypnuto. To lze chápat za jasný důkaz toho, že holubi dokáží magnetické pole vnímat.


2. Když doktorka  anestetikem znecitlivěla holubům tu část zobáku, kde je orgán s krystaly magnetitu umístěn. Výsledek byl stejný. Ptáci přestali být schopni rozeznat, kdy bylo magnetické pole zapnuto. To znamená, že k určování magnetického pole ptáci využívají svůj nosní senzor, který mají umístěný v zobáku a nikoli v očích.
Teorie o tom, že se ptáci na svých cestách orientují, především pomocí zemského magnetického pole se zdála být neotřesitelně potvrzena. 


Italští holubi teorii o magnetitu vyvracejí
Kromě pokusů na německých červenkách a na australských holubech, se věnovali navigaci ptáků i v Itálii. Doktorka Anna Gagliardo se svými kolegy z  University of Pisa  uskutečnila experiment, který se ze všech zatím provedených pokusů se nejvíce přiblížil realitě. Jejich pokusnými ptáky byli také holubi. Italský pokus spočíval v tom, že vědci zaměřili na sledování instinktu vedoucího ptáky zpět do hnízda.Test měl odpovědět na otázku, zda se ptáci řídí vnímáním magnetismu, případně zda používají jiný způsob orientace, který jim umožňuje přesnou navigaci a návrat domů.  
Je dobré si připomenout závěr Australanky  Moraové: „Holubi detekují magnetické stimuly v horní části svého zobáku, přičemž k převodu těchto informací využívají nejdelší větve trojklaného nervu - nervus trigeminus.  To je mechanismus, kterým se holubi navigují a hledají cestu domů“.

 
Jejich italští kolegové se magnetismem neřídí, řídí se čichem. Pokud holuby zbavíte čichu, jejich noční navigační systém selže a zabloudí.

Doktorka Gagliardo z Itálie ale prohlašuje, že holubi tento orgán k nalezení cesty zpět nepoužívají.

 

Má Italka k takovému verdiktu mandát? Aby Gagliardo zjistila, jak to u holubů vlastně chodí, prováděla jim dost drastické zákroky. Přetínala jim nervové dráhy, spojující obličejovou část s mozkem. První skupině, v níž bylo 24 holubů, operativně přerušila čichový nerv (nervus olfactorius). Nervovou dráhu, která má na starosti převod čichových a chuťových vjemů do mozku.  To ale nebylo všechno. Doktorka v řezání do ptačích hlav pokračovala a jiným 24 holubům pro změnu přerušila nerv trojklaný (nervus trigeminus).
Třetí skupina 24 holubů podstoupila „falešnou“ operaci. Těm bylo způsobeno stejné chirurgické trauma ale jejich nervy zůstaly nepřerušeny. Tato třetí skupina holubů sloužila jako kontrola.

Pak italská vědkyně všechny ptáky naložila, odvezla je přibližně 50 km od jejich domova a v noci je vypustila. Snad ještě poznámku, že ve všech skupinách byli holubi, kteří v okolí svého bydliště dosud nikdy nelétali.
A jak to dopadlo?  Ze skupiny holubů s poničeným nervem trigeminus, který je nepostradatelný k tomu, aby ptákům umožnil přenos nervových vzruchů z orgánů, o nichž se soudilo, že detekují magnetické pole, tak z těchto ptáků byli všichni, až na jednoho, druhý den ráno doma. Teoreticky ale neměli v noci nikam doletět.
 
Ze skupiny holubů, kteří měli přerušený čichový nerv, se jich zase většina ztratila. Cestu domů našli jen čtyři holubi. Z nich teoreticky měli doletět všichni.
 

Podle italské vědkyně je to jasný důkaz toho, že holubi se neřídili magnetismem ale  pachovou stopou. Ptáci si zřejmě při svých cestách vytvářejí jakousi pachovou mapu, podle které se pak orientují. Terén vnímají pomocí pachových stop a tyto stopy si vytvoří i tehdy, když je od jejich domova odvážíte autem. Mapa vytvořená z čichových vjemů je pro jejich noční orientaci rozhodující.

 

 
Podle Gusta se ptáci navigují pomocí magneticky citlivých reakcí. Základem jejich fotochemického kompasu mají být molekuly obdobné jeho „triádám“. Jde o syntetický komplex sestávající se z karotenoidové složky (C), porfirinu (P) a fulerénu (F). Pokud je tento CPF komplex excitován, formuje se na krátkou dobu do stavu s negativním nábojem na kulové fulerenové části a kladném na části vybíhající v jakousi tyčinku. Trvání tohoto stavu ovlivňuje i nízké magnetické pole.


Teorie Američanů
Nejnovější pokusy, kterými by se daly vysvětlit navigační schopnosti ptáků, pocházejí z Ameriky. Jdou na ruku těm, kteří si myslí, že magnetismus v tom hraje velkou roli. V orientaci by ale nehrály roli krystaly magnetitu ale magneticky senzitivní chemické reakce (chemické magnetoreceptory).


I když jsme si zde jmenovali celou řadu pokusů, při nichž se prokázal vliv umělého elektromagnetického pole, dosud se nikomu nepodařilo prokázat, že by chemické reakce závisely na tak slabém magnetickém poli, jaké vydává Země. Vědcům z Arizona State University a University of Oxford se ale nyní takový důkaz zřejmě podařil. Syntetizovali a studovali složitou molekulu, která je citlivá jak na sílu, tak na směr magnetického pole. K ovlivnění přitom stačí vystavit tuto molekulu tak slabému působení magnetismu, které je pouhou dvacetitisícinou síly pole magnetu, kterým si doma přichycujeme vzkazy na ledničku.

 

Devens Gust je profesor chemie a biochemie a také vedoucí týmu, kterému se podařilo  mechanismus magnetické navigace vysvětlit. Jde o laboratorní potvrzení toho, že i tak nízké magnetické pole, jaké vysílá Země, je schopno změnit vlastnosti molekul. Vlastní výzkum začal již před deseti lety kdy National Science Foundation hradila jeho týmu syntézu „triád“. Triády autor říká molekulám, které byly původně syntetizovány jako prvky umělé fotosyntézy. Byly vyvíjeny ve snaze využít sluneční záření principem chemických přeměn. Posléze se ukázalo, že když „triády“ vystaví světlu, vzniknou v nich krátké na energii bohaté pulsy a že délku pulsů ovlivňuje elektromagnetické pole.
Tyto molekuly „triád“ nyní poskytli Američané k probádání jejich kolegům do Británie. Britové je zase zkoumali pomocí laserových pulsů trvajících pouhou tisícinu miliontiny sekundy. Při těchto pokusech se dostali do problému, vadilo jim i magnetické pole Země a bylo třeba jej odstínit. Snaha využití energie Slunce k fotochemickým reakcím tak vyústila v pochopení principu, jakým se řídí při navigaci ptáci.

 

Zázračná molekula „triád“ se skládá ze tří jednotek (karotenoidu, porfyrinu a fulerenu). Když je tato složenina excitována světlem, dostane se do stavu, při němž na povrchu kulovitého útvaru (fulerenu) se vytvoří záporný náboj, zatímco na tyčince vybíhající z části tvořené karotenoidem, je náboj kladný.

Nyní pozor, docházíme k nejdůležitějšímu poznatku. Doba, než se celý komplex vrátí do normálního stavu, závisí na velikosti, ale též na směru magnetického pole. Chování (vlastnost) tohoto systému přitom ovlivňují i tak malá magnetická pole, jaká odpovídají magnetickému poli vydávanému Zemí.   

Tyto výsledky podle Gusta jasně dokládají princip magnetického kompasu, který využívají ptáci. Migrace ptáků řídí magneticky citlivé chemické reakce, jejichž výtěžek, nebo rychlost, závisí na jejich orientaci vůči geomagnetickému poli. 

 

 

 

Zvětšit obrázek
Molekula „triády“ s patrnou fulerénovou součástí (C60). Chování těchto molekul závisí i na směru magnetického pole. Tyto molekuly dávají tušit na jakém principu funguje ptačí „GPS“. (Kredit: Gust, ASU).

Američané tak znovu vrací v teorii navigace ptáků magnetické pole Země do hry, ale na zcela jiném principu. S krystaly magnetitu už se v jejich pojetí nepočítá. Je ale potřeba zdůraznit, že tyto americko-britské pokusy daly jen představu toho, na jakém principu by ptačí navigační systém mohl pracovat. Důkaz, že tento systém opravdu v tkáních ptačích zobáků pracuje právě s těmito „triádami“ to ale pochopitelně není. Je ale velmi pravděpodobné, že obdobnou molekulu v hlavách ptáků někdo brzo objeví. A zřejmě ne jen u ptáků, ale také u želv, lososů,... 

Prameny:  Journal of Experimental Biology, Arizona State University

 


 

Komentář osla: Možná se nějaké ty „triády“ najdou i v nose u mužů, jejichž navigační systém je ve srovnání s tím ženským přece jen o něco lepší...

 

Datum: 02.05.2008 12:51
Tisk článku

Ptáci našich vod a mokřadů + CD s hlasy 80 druhů ptáků - Owen Roberts ,Hannu Jännes
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 222 Kč
Ptáci našich vod a mokřadů + CD s hlasy 80 druhů ptáků
Owen Roberts ,Hannu Jännes
Související články:

Holubi nacházejí cestu domů pravou nosní dírkou     Autor: Josef Pazdera (01.02.2011)



Diskuze:

A co takhle

Colombo,2008-05-03 21:01:57

kdyby toho měli víc?

Odpovědět

Hmmm...

Martin,2008-05-03 19:54:59

Prvni dve tretiny clanku jsou fajn, i kdyz si vysledky experimentu odporovaly, je to zajimave. Zbytek je ale jen dalsi ukazkou clanku, kde po bombastickem uvodu vyjde najevo, ze i kdyz jde o zajimavy objev, tak se vzhledem k orientaci ptaku jedna o vcelku nepodlozenou spekulaci.

Odpovědět


Kamenice

Jiri Langmayer,2008-05-03 20:15:05

No vidíš Martine. Tobě se líbily věci, které jsou známé a většinou užneplatí. A mně se zase líbila ta poslední třetina. Jen ta je totiž věnována zcela novým poznatkům, které se zatím v českém tisku nikde nedočtete. Jako bývalý ornitolog považuji zjištění u molekuly, která reaguje na polaritu magnetického pole jako fantastické zjištění. Teď už totiž víme co u ptáků hledat a jak to bude přibližně vypadat.
Chudáci autoři. To píšu protože nám nemáte šanci se zavděčit. Mně by úplněke spokojenosti stačila ta poslední třetina. Váš Jirka

Odpovědět


Zajimave

Martin,2008-05-05 05:27:35

No vida. Asi mate pravdu - autori to maji opravdu tezke :-)

Odpovědět


laser

xyz,2008-05-09 03:33:01

pak by se ale cely clanek dal shrnout do vety 'za orientaci ptaku mozna musou magneticky senzitivni reakce. Jinak by me tedy zajimalo kde maji ti ptaci v nose ten nanoseknudovy laser :-))

Odpovědět

orientace

scifik,2008-05-02 14:17:11

k poslední větě :
Myslel jsme, že tím, čím se liší muž a žena není nos.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace