У собак и приматов обнаружили «компасы» в глазах

Нейрофизиологи из Института исследований мозга Общества Макса Планка (Германия) обнаружили у полутора десятков видов млекопитающих светочувствительный белок флавопротеин криптохром 1 (Cry1) — вещество, до этого выявленное только в сетчатке глаза птиц, которое, как считается некоторыми исследователями, позволяет им «видеть» линии магнитного поля Земли. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Чтобы выявить присутствие криптохрома 1 в сетчатке каждого из 90 исследованных видов млекопитающих, учёные использовали иммуногистохимическое исследование. Данный метод основан на обработке срезов сетчатки маркированными антителами, специфическими к криптохрому 1, который в данной ситуации служил антигеном. Антитела, использованные в работе, были получены от морских свинок, козлов и кроликов. При наличии в ткани антигена (криптохрома 1) такие антитела маркировали микроскопический образец ткани (в большинстве случаев окрашивали её в тот или иной цвет).

Выяснилось, что чаще всего криптохром 1 встречался в глазах псовых (волки, собаки, лисы), барсуков и медведей. Среди приматов криптохром достоверно обнаружен только у орангутанов и макак.

После обнаружения криптохрома 1 в сетчатке млекопитающих исследователи тщательно изучили местоположение его молекул и пришли к выводу, что у всех изученных видов он концентрировался в районе светочувствительных отростков колбочек S-типа — клеток, особо чувствительных к синему свету. По мнению авторов работы, этот факт свидетельствует о том, что криптохром напрямую связан со зрительной картинкой, воспринимаемой животными.

Известно, что криптохром способен играть две основные роли в организме: он либо регулирует его суточные ритмы (биологические часы), либо связан с магниторецепцией — восприятием магнитного поля. Однако в своей первой роли криптохром 1 работает, лишь если расположен близко к ядру клетки, а вот на её периферии он способен функционировать только как магниторецептор.

Механизм работы магниторецепторов основан на том, что в криптохроме под действием падающих фотонов синей части спектра образуется пара свободных радикалов, чей спин (момент вращения частицы) скоррелирован, то есть при изменении спина одного радикала сходно меняется и спин у второй частицы. Если пара радикалов лежит перпендикулярно линиям магнитного поля, оно оказывает воздействие на спин и быстро разрушает корреляцию между частицами. При этом активация и деактивация криптохрома 1 влияет на чувствительность нейронов сетчатки к свету, что, предположительно, позволяет животным буквально «видеть» магнитное поле и тем самым даёт им надёжный компас для ориентировки в пространстве.

Поскольку криптохром 1 активируется только на сильном свету, он помогает ориентироваться по магнитному полю лишь тем животным, которые ведут надземный образ жизни, в первую очередь — птицам. Ряд грызунов, редко выходящих на поверхность, используют для ориентации по магнитному полю крохотные кристаллики магнетита, расположенного в нервных клетках.

У человека белки криптохрома 1 в сетчатке глаза отсутствуют, зато есть криптохром второго типа. Его функции на данный момент не до конца ясны, и ряд исследователей скорее относят его к одному из возможных механизмов биологических часов. Хотя в 2011 году учёные из Медицинской школы Массачусетского университета (США) провели серию опытов, в которых доказали, что человеческий криптохром 2 может заменять мухе-дрозофиле криптохром первого типа и обеспечивать ориентацию по магнитному полю Земли. На данный момент отсутствуют какие-либо достоверные сведения о наличии таких же способностей у человека.