Je svatým grálem navigační biologie gyroskop?  
Několik vědců, kteří z kráteru s gravitačními anomáliemi vypouštěli holuby s GPS baťůžkama na zádech, si to myslí.

 

Zvětšit obrázek
Holub domácí. Zdomácněl v Přední Asii, odkud se rozšířil do Egypta a celého Středomoří. (Kredit: Wikipedia)

Holub domácí  je domestikovaná forma holuba skalního. Hodně jich ale znovu zdivočelo a těm se ve městech říká „létající potkani“. Rozšiřují to o nich automobilisté, kteří nemají garáž. Pro nás ostatní s výjimkou těch zvěčněných do soch, velkým rizikem, dokonce ani tím zdravotním, nejsou. Byly doby, kdy jsme je měli i rádi a sdíleli s nimi jeskyně. Holubí bystré smysly nás prý včas varovaly před nebezpečím. Časem ale zlenivěli a začali se přiživovat na výplodech našeho zemědělčení. I pak náš vztah k nim zůstal veskrze kladný. Vraceli jme jim to pojídáním holoubat. Možná proto z něj pohané udělali kultovní zvíře symbolizující lásku a plodnost. Takové věci se z hlav těžko vyhánějí  a tak se posvátné zvíře pohanů převtělilo do symbolu nebeského míru u křesťanství, židovství i islámu.

 

Staří  Egypťané měli bohů tolik, až v nich měli zmatek a tak místo mírotvorných snah na holubech oceňovali loajálnost a jejich schopností využívali ve zpravodajských složkách a armádě.  Římani před zbožností dávali přednost gurmánství a tak z nich udělali něco jako velkochov na maso.

 

Zvětšit obrázek
Tvoří páry a při sezení na vejcích a v péči o mláďata se oba partneři pravidelně střídají. Holubi patří mezi nejstarší domácí zvířata. (Kredit: J.M.Garg. Wikipedia)

I když holubí pošta byla dlouhou dobu našich dějin prakticky nejrychlejším způsobem jak si dopravovat zprávy, nad tím, co jim propůjčuje jejich navigační schopnosti jsme se moc nepozastavovali. Připisovalo se to jejich dobrému zraku. Pak si někdo se špatným spaním všiml, že ptáci létají i v noci a tak se naše představy rozrostly o orientaci pomocí hvězd. Problém nastal až když jiný mudrlant začal do toho šťourat poznámkou, že létají i když je zamračeno.  Korunu tomu pak dala Italka, která publikovala, že se její holubi měli snahu vracet správným směrem i když jim předtím přerušila zrakový nerv, což v praxi znamená totéž, jako by jim vypíchala oči. I když její argument byl také jen statistikou, bylo obtížné ho jen tak smést se stolu. Tak začala snaha vysvětlit věc existencí biologického magnetometru, orgánu nahrazujícího kompas. Přesvědčení bylo tak silné, že ho vědci nakonec našli. Doložili to výsledky histologických a rentgenologických analýz a stali se slavnými. Celé to měly mít pod palcem struktury obsahující železo v povrchové vrstvě horní části zobáku poštovních holubů. Teorie biomagnetometru zabalená do formulací o dendritech trojklaného nervu s místy s výskytem železa a jejich uspořádáním podél vláken axonů, dále pak existenci tří dendritických oblastí na každé straně zobáku se specifickou trojrozměrnou orientací i dvoustrannou symetrii celého systému, se stala věrohodnou.

 

 

Hans-Peter Lipp měl co do činění s holuby již v sedmdesátých letech, během své presenční vojenské služby (Kredit: UZH)

Ale jen do doby, než to zopakovala jiná parta, které se to zdálo příliš krkolomné. Ze záhadných vezikulů v dendritech schopných reagovat na změny magnetického pole se rázem vyklubaly obyčejné makrofágy a z magnetosenzitivních neuronů byly ze dne na den jen bílé krvinky, které krom mikrobů, spolykaly i rozpadlé a odumřelé buňky, včetně erytrocytů. Právě jejich železo hledače magnetorecepce zmátlo. Ti, kteří si chtěli z omylu německých vědců zvlášť škodolibě vystřelit, dávali k dobru fakt, že dendritické struktury s železitými biominerály v zobáku má i kdejaká slepice. Proč zmiňovali drůbež?  Jejím předkem je totiž nemigrující asijský kur bankivský a ten orientaci  magnetorecepcí k dlouhým tahům opravdu nikdy nepotřeboval.

 

Orientaci pomocí magnetického pole Země považovali mnozí hned zpočátku za nesmysl. Například proto, že jedinec by se musel s takovou mapou v hlavě už narodit. Jinak by se v neznámém prostředí totiž nezorientoval. To se nelíbilo hlavně genetikům. Takovou složitost by evoluce totiž musela hodně dlouho vymýšlet, než by našla způsob jak mapu do mozku potomků od rodičů přenášet. Nehledě na vzniklé nesmysly, které by holátkům v hlavách vznikaly, kdyby v sobě při svých migracích našly zalíbení páry z různých koutů světa.

 

Nejen genetici, i fyzikové většinou kroutí nad výmyslem etologů hlavami. Poukazují při tom na vrtkavost naší matičky Země, která si občas usmyslí a přepóluje se. To by ale vymyšlenost, kterou evoluce vyvíjela miliony let, v mžiku udělalo nejen k nepotřebě, ale i ku škodě. Evoluční biologové také varují před přeceňováním geniality evoluce. Mmožná by zvládla tak složitou věc vymyslet, ale ne prakticky od píky znovu a znovu. I další argumenty, jako třeba činnost našich energetiků a jejich drátování země vedeními o vysokém napětí, této teorii moc nesvědčí. Jenže i ve vědě jsou módní vlny a tak hledání orgánu snímajícího zemský magnetismus má zastánců stále dost. Jen se nikdo z nich moc nezamýšlí nad tím, jak  by ptáci mohli vnímat sklon vektoru magnetické polarizace, jeho odchylku od vodorovné polohy. Inklinaci sledující zeměpisnou šířku, deklinaci s lokálním odklonem magnetického severu od geografického a tím určovat zeměpisnou délku. A ani nad tím, jak by se pro magnetickou orientaci našlo v malých mozečcích dost místa pro složitý a sofistikovaný „software“, včetně archivu uložených magnetických map zděděných po předcích. Bez takové mapy by v neznámém terénu byl pro ptáka celý složitý aparát prakticky k ničemu.   

 

Hans-Peter Lipp už jako profesor anatomie na Universität Zürich (Kredit: UZH)

 

Mnohým „mapařům“ se  pojetí magnetorecepce  začíná jevit příliš narážející na ostří Occamovy břitvy  a tak se z toho pokoušejí vybruslit alternativou. Tou by měla být jiná mapa. Ptáci by si ji do svých mozečků začali vtiskovat již od narození. Moc by k tomu nepotřebovali, jen vnímat směr vanoucího větru, jeho specifickou vůni, vlhkost,... což  by jim posléze mělo usnadňovat orientaci i tam, kde ještě nebyli. 


Podle vědců z Cornell University by se zase holubi měli navigovat podle infrazvuku. Akustické vlny o frekvencích pod 10 Hz jsou v atmosféře běžné. Generují je větry, bouřky, přechod frontálních poruch, magnetické bouře, polární záře, vlny v oceánech, zemětřesení i člověk svými stroji. Naší pozornosti unikají, protože je neslyšíme. O holubech je ale známo, že infrazvuk vnímají a mohli by se tedy jím i řídit, kdyby chtěli. Na ruku této teorii jde šuškanda holubářů. Rázové vlny nadzvukových letadel jim prý kazí závody. Něco by na tom být mohlo. Infrazvuk se šíří i stovky kilometrů a mohl by ptákům vytvářet jakési zvukové mapy. Tak třeba horské štíty postavené větru do cesty mohou být jakýmisi zvukovými bójemi. I tato teorie má své mouchy a odpůrce. Ptačí navigace totiž funguje i v době, kdy se infrazvuk krajinou zrovna nenese.
 

Jakoby všichni ale tak nějak zapomínali, že na řadu podivností, jakou je registrace směru sever-jih, stačí poloha slunce na obloze, nebo polarizace modré složky slunečního světla. Očaři, jak se přezdívá těm, co dávají přednost vizuální orientaci, dlouho upozorňují na schopnost ptáků vnímat polarizované světlo. To má jednu ohromnou přednost, dá se tím určovat směr i když je zataženo. Dovedou to i primitivnější tvorové, jakými jsou například milovníci výkalů – vrubouni. I na oslovi jsme psali o tom, jak to afričtí borci zvládají i v případě světla odraženého od Měsíce a jak pracovat s polarizovaným světlem jim nedělá problém.  Noční tahy ptáků v době nepřízně počasí a kdy je pod mrakem, by se tím vysvětlit daly. Záhadou zůstává, jak to dokážou ti oslepení. Jejich počet při pokusech ale nebyl až tak přesvědčivý, aby se případné přání nemohlo stát otcem myšlenky. Ostatně pomocí slunečního kamene v podobě dvojlomného kalcitu (známého spíš jako islandský vápenec) fungujícího jako polarizační filtr pomocí něhož lze zjistit rovinu polarizace běžného denního světla a tím určit kterým směrem je za oblaky ukryté Slunce, se v neznámých vodách dovedli orientovat i staří Vikingové. Navíc nemuselo jít jen o kalcit. I turmalín a další minerály mohou posloužit stejně dobře. A ptáci to nejspíš zvládají také.


 

Zvětšit obrázek
Měli tam mít magnetoreceptory snímající magnetické pole. Jenže místo „magnetometru“ se z toho vyklubaly bílékrvinky, pouhá úklidová četa dělající pořádek po rozpadlých erytrocytech. Budou tam mít gyroskop? (Kredit: UCL Centre for Advanced Biomedical Imaging / M. Lythgoe, J. Riegler)

Svou troškou do mlýna k objasnění orientace ptáků se nyní pokusil přispět i švýcarsko – ukrajinský tým. Ptáci prý disponují gravitační mapou a někde v těle mají mít vnitřní gyroskop. Hans-Peter Lipp působící na universitách v Curychu a jihoafrické KwaZulu-Natal se považuje za holubáře. Stal se jím prý už v době, kdy sloužil ve švýcarské armádě.  Nenadchly ho ani holubí „mapy zápachů“ ani ty geomagnetické. Přichází proto s vlastní představou k níž se dopracoval spolu s Valerijem Kanevskyim z ukrajinského Technologického institutu. Ten byl nejspíš iniciátorem prověření ptačí paměti na gravitační situace jejich domovské oblasti a využívání takové mapy k navigaci. Oba výzkumníky ta myšlenka posedla natolik, že jí podrobili zkoušce praxí. Jak sami říkají, gravitační mapy by byly holubům k ničemu, pokud by neměli gyroskop. Lipp a Kanevsky nyní na toto téma publikovali článek v časopisu The Journal of Experimental Biology. V podstatě jde o popsání události, jak gravitační anomálie ptáky matou a z toho vyvozený závěr, že ptáci mají svůj vnitřní gyroskop. 

 

K ověření své gyroskopové teorie navigace potřebovali výzkumníci lokalitu, kde by gravitační anomálie nebyly komplikovány těmi geomagnetickými. Ty by totiž do jejich pokusu vnášely rušící element a oponenti by namítali, že jde o záležitost magnetorecepce.  Takové místo Kanevsky se svým kolegou Vladimírem Entinem údajně našli. Má jít o velký kruhový kráter vytvořený kdysi dávno dopadem meteoritu. Jsou v něm místa s gravitací slabší než je v daném místě obvyklé. Vycházeli z toho, že pokud jsou jejich úvahy o orientaci holubů podle gravitačních anomálií správné, pak by okraj jejich kráteru musel „gyroskopovou navigaci“ holubům rušit a to by se projevilo na trasách ptáků. K pokusu přizvali holuby chovatele z nedaleké vsi Novoukrajinka. Ptačí dobrovolníky před vlastním pokusem zvykali nosit baťůžek.  26 ptáků, kteří se nakonec vzdali protestů proti taštičce s GPS navigací  odvezli do středu kráteru a pak je nechali, ať si poradí, jak umí. Zajímali se jen o jejich baťůžky a to, co zaznamenaly. 

 

 Z 18 holubů, kterým se podařilo domů s nákladem úspěšně dorazit, se jich sedm hned na začátku „trefilo“ do směru, kde gravitační anomálie při okraji kráteru prakticky nebyly. Ti překonali okraj kráteru, nevychylovali se nijak zvlášť z kurzu a po překročení okraje kráteru jen zkorigovali svůj směr a zamířili si to rovnou domů.  Ptáci, kteří vyrazili jinými směry, se jevili být nad okrajem kráteru s gravitační anomálií dezorientovaní.  Když překročili druhou gravitační poruchu, znovu jakoby chaoticky měnili svůj azimut a vydávali se třemi různými směry. Sergei Guskov a David Wolfer tvrdí, že porovnáním drah letu ptáků, a zjištěním, že ty jedince, které „postihly“ gravitační anomálie, měli chaotičtější a méně přímé trasy letů domů, než ti, u nichž počáteční náhoda při startu je zavedla na cestu bez anomálií, neznamená nic jiného, než že ptáci mají gyroskop. Pomocí něj „čtou“ aktuální data a porovnávají je s těmi svými domovskými. Podle toho korigují směr svého letu. To, že někteří z jejich ptáků brouzdali krajinou i několik dní, než se jim podařilo najít cestu do rodného hnízda, by podle nich mělo vysvětlovat ještě jednu věc navíc. A sice, že holubi se jen zřídka uchylují k alternativním navigačním strategiím, které by jim mohly napravovat chyby poňoukané jejich vnitřním gyroskopem.


Zni to natolik tajemně a zajímavě, že se dalo předpokládat, že se to bude líbit. Má to však stejně  hořkou příchuť jako má teorie vyznavačů magnetorecepce. Stejně jako jejich teorie, autoři tohoto výzkumu také nemají nejmenší tušení, kterým orgánem by gravitaci holubi mohli detekovat, ani jakými buněčnými receptory a mechanismy by tak slabé síly byli holubi schopni zaznamenat.
Teoreticky by funkci gyroskopu mohlo „hardwarově“ zvládat statokinetické ústrojí a holub odvážený z domova by mohl zaznamenávat směr, rychlost, dobu otáčení (získat tak výsledný úhel) a rychlost a dobu dalšího pohybu,... následně pak z jednotlivých vektorů si průběžně skládat "relativní mapu" z bodu A do B. Pravdou je že taková "mapa" (přesněji neustále aktualizovaný, výsledný vektor) by se nemusela dědit, nicméně i tato představa naráží na problém. Je jím dostatečně přesné zpracování a vyhodnocení údajů a jejich zapamatování. Hlavní námitkou asi je, že během přesunu zvířat cestou necestou, kodrcání v neznámem a stísněném prostředí, by ptačí mozek sužovaný stresem nesměl ani na chvilku udělat výpadek a nezapočítat třeba jednu jedinou zatáčku. I to by z výpočtu konečného vektoru udělalo paskvil.
Navzdory vážným pochybnostem se už o existenci ptačích gyroskopů píše jako o hotové věci. Jen media většinou opomíjí uvést, že jde o spekulaci a ještě k tomu založenou na statistice chování ani ne dvaceti opeřenců. 

 

Literatura: Blaser, N., Guskov, S. I., Entin, V. A., Wolfer, D. P., Kanevskyi, V. A. and Lipp, H.-P. (2014). Gravity anomalies without geomagnetic disturbances interfere with pigeon homing - a GPS tracking study. J. Exp. Biol. 217, 4057-4067. jeb.biologists.org/content/217/22/4057

 

Datum: 16.11.2014 16:26
Tisk článku

Fyzika pro každého - Kubínek Roman, Kolářová Hana, Holubová Renata
 
 
cena původní: 189 Kč
cena: 164 Kč
Fyzika pro každého
Kubínek Roman, Kolářová Hana, Holubová Renata
Související články:

Holubi magnetické pole „slyší“?     Autor: Dagmar Gregorová (05.05.2012)
V ptačích zobácích magnetoreceptory nejsou     Autor: Dagmar Gregorová (25.04.2012)



Diskuze:




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