Az elmúlt évszázad egyik legkitartóbb tudományos rejtélye az volt, hogy egyes organizmusok látszólag képesek érzékelni a Föld mágneses terét...
Az elmúlt évszázad egyik legkitartóbb tudományos rejtélye az volt, hogy egyes organizmusok látszólag képesek érzékelni a Föld mágneses terét. Számos hipotézis és a nagy mennyiségű kutatás ellenére még mindig nincs meggyőző válasz ennek a mágneses érzéknek a rejtélyére.
A Philosophical Transactions of the Royal Society B folyóiratban megjelent új tanulmány egy újabb hipotézist mutat be, amely azt állítja, hogy ez a megmagyarázhatatlan érzék az állatok és egy adott baktériumcsoport közötti szimbiotikus kapcsolat eredménye lehet, amely képes orientálódni a Föld mágneses mezejének vonalai mentén. (1)
"A mechanizmus az érzékszervi biológia egyik utolsó határterülete, és eddig úgy írták le, mintha 'tűt keresnénk a szénakazalban'," - magyarázza Robert Fitak, a Közép-Floridai Egyetem (UCF) munkatársa, a tanulmány társszerzője.
A tudósok évtizedek óta tudatában vannak annak, hogy a méhektől és a madaraktól a bálnákig és az angolnákig számos szervezet képes érzékelni a Föld mágneses terét. Az úgynevezett magnetorecepciót megalapozó érzék pontos mechanizmusát még nem sikerült véglegesen megmagyarázni.
Az elmúlt években felvetődött egy új hipotézis a magnetorecepcióról, amelyet "szimbiotikus mágneses érzékelő hipotézisnek" neveznek. Ezen elképzelés szerint a magnetotaktikus baktériumok állhatnak az egyes állatok mágneses érzékelése mögött.
A magnetotaktikus baktériumok a baktériumok egy bizonyos csoportja, amelyről ismert, hogy a mágneses mezőkhöz igazodik speciális intracelluláris organellumok, az úgynevezett magnetoszómák segítségével. Az újonnan megjelent tanulmányban Fitak és munkatársai bemutatják a legújabb bizonyítékokat, amelyek alátámasztják azt a hipotézist, miszerint ezek a mágneses érzékelő baktériumok szerepet játszanak abban, hogy az állatok hogyan érzékelik a környező geomágneses teret.
A mágneses érzékelő baktériumok hipotézisének leggyakoribb kritikája a magnetotaktikus baktériumok jelenlétét alátámasztó bizonyítékok hiánya az állati szövetmintákban. Ennek a kritikának a megválaszolásával az új cikk egy nagy metagenomikus adatbázist tekintett át, amely megmutatja, hogy a magnetotaktikus baktériumok genetikai nyoma sok állatfajban kimutatható.
"Ezeknek a magnetotaktikus baktériumoknak a jelenlétét nagyrészt figyelmen kívül hagyták, vagy 'elveszítették' ezen adatkészletek hatalmas mennyisége között," - mondja Fitak.
Fitak szerint az adatok azt mutatják, hogy a magnetotaktikus baktériumok számos típusa kimutatható azoknál az állatfajoknál, amelyek a gyanúja szerint magnetoreceptív képességekkel rendelkeznek. Megállapították, hogy az északi simabálnák, a tengeri teknősök és a barna denevérek különböző típusú mágneses teret érzékelő baktériumokat hordoznak.
"A társszerzőkkel és az UCF helyi kutatóival együtt dolgozom egy genetikai teszt kifejlesztésén ezekre a baktériumokra, és azt tervezzük, hogy később különféle állatokat és specifikus szöveteket szűrünk át, például tengeri teknősöknél, halaknál, tüskés homároknál és madaraknál," - teszi hozzá Fitak, a kutatás következő szakaszait vizsgálva.
Az új cikk két közelmúltbeli tanulmányt is idéz, amelyek arról az első empirikus bizonyítékról számolnak be, amelyek azt mutatják, hogy a baktériumok közvetlenül befolyásolják a szervezet mágneses érzékét. Az első tanulmány, amelyet tavaly tettek közzé a Nature Microbiology folyóiratban, egy eukarióta tengeri protisztaként ismert mikroorganizmus egy bizonyos típusát találta meg, amely szimbiotikusan közvetlenül magnetotaktikus baktériumokból nyerte mágneses érzékét. (2)
A cikkben idézett második tanulmány egy olyan kísérletet ír le, amelyben antibiotikumokat adagolnak nádiposzátáknak. Erről a madárról úgy gondolják, hogy a geomágneses érzékszerveire támaszkodva tájékozódik a hosszú, éves vándorlása során. A tanulmány még nem került lektorálásra vagy publikálásra, azonban bizonyítja, hogy az antibiotikum kezelés jelentős zavarokat eredményez a madár irányérzékében.(3)
Annak ellenére, hogy hivatkozott erre az új bizonyítékra, a tanulmány nagyon világos, kijelentve, hogy ez a hipotézis még mindig mélyen spekulatív. Nem ismert pontosan, hogy a magnetotaktikus baktériumok hogyan kommunikálhatnak a gazdaszervezettel. Ráadásul azt sem lehet tudni, hogy egy állatban hol kell a baktériumoknak tartózkodniuk ahhoz, hogy mágneses mezőt érzékelő hatásukat kiváltsák.
Fitak és társszerzői bíznak abban, hogy a metagenomikai technikák és a DNS szekvenálás terén nemrégiben elért előrelépések előkészítik az utat ezeknek a kérdéseknek az új vizsgálatához. Tehát bár nagyon korai a szimbiotikus mágneses érzékelés hipotézise, az új cikk szerint ez egy érvényes hipotézis, amely további kutatásokra érdemes.
"Még akkor is, ha a szimbiotikus mágneses érzék valóban elterjedt, további kihívást jelent a gazdaszervezet és a magnetotaktikus baktériumok közötti kommunikáció mechanizmusának feltárása, azaz hogyan érzékelik például a madarak a baktériumok reakcióját a környezeti mágneses változásokra?" - teszik fel a kérdést a szerzők a cikkben. "Összességében a szimbiotikus mágneses érzékelés hipotézise megfontolásra érdemes hipotézis." (4)
(1) - https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rst
(2) - https://www.nature.com/articles/s41564-019-0432
(3) - https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.
(4) - https://www.ucf.edu/news/animals-magnetic-sixth
"A mechanizmus az érzékszervi biológia egyik utolsó határterülete, és eddig úgy írták le, mintha 'tűt keresnénk a szénakazalban'," - magyarázza Robert Fitak, a Közép-Floridai Egyetem (UCF) munkatársa, a tanulmány társszerzője.
A tudósok évtizedek óta tudatában vannak annak, hogy a méhektől és a madaraktól a bálnákig és az angolnákig számos szervezet képes érzékelni a Föld mágneses terét. Az úgynevezett magnetorecepciót megalapozó érzék pontos mechanizmusát még nem sikerült véglegesen megmagyarázni.
Az elmúlt években felvetődött egy új hipotézis a magnetorecepcióról, amelyet "szimbiotikus mágneses érzékelő hipotézisnek" neveznek. Ezen elképzelés szerint a magnetotaktikus baktériumok állhatnak az egyes állatok mágneses érzékelése mögött.
A magnetotaktikus baktériumok a baktériumok egy bizonyos csoportja, amelyről ismert, hogy a mágneses mezőkhöz igazodik speciális intracelluláris organellumok, az úgynevezett magnetoszómák segítségével. Az újonnan megjelent tanulmányban Fitak és munkatársai bemutatják a legújabb bizonyítékokat, amelyek alátámasztják azt a hipotézist, miszerint ezek a mágneses érzékelő baktériumok szerepet játszanak abban, hogy az állatok hogyan érzékelik a környező geomágneses teret.
A mágneses érzékelő baktériumok hipotézisének leggyakoribb kritikája a magnetotaktikus baktériumok jelenlétét alátámasztó bizonyítékok hiánya az állati szövetmintákban. Ennek a kritikának a megválaszolásával az új cikk egy nagy metagenomikus adatbázist tekintett át, amely megmutatja, hogy a magnetotaktikus baktériumok genetikai nyoma sok állatfajban kimutatható.
"Ezeknek a magnetotaktikus baktériumoknak a jelenlétét nagyrészt figyelmen kívül hagyták, vagy 'elveszítették' ezen adatkészletek hatalmas mennyisége között," - mondja Fitak.
Fitak szerint az adatok azt mutatják, hogy a magnetotaktikus baktériumok számos típusa kimutatható azoknál az állatfajoknál, amelyek a gyanúja szerint magnetoreceptív képességekkel rendelkeznek. Megállapították, hogy az északi simabálnák, a tengeri teknősök és a barna denevérek különböző típusú mágneses teret érzékelő baktériumokat hordoznak.
"A társszerzőkkel és az UCF helyi kutatóival együtt dolgozom egy genetikai teszt kifejlesztésén ezekre a baktériumokra, és azt tervezzük, hogy később különféle állatokat és specifikus szöveteket szűrünk át, például tengeri teknősöknél, halaknál, tüskés homároknál és madaraknál," - teszi hozzá Fitak, a kutatás következő szakaszait vizsgálva.
Az új cikk két közelmúltbeli tanulmányt is idéz, amelyek arról az első empirikus bizonyítékról számolnak be, amelyek azt mutatják, hogy a baktériumok közvetlenül befolyásolják a szervezet mágneses érzékét. Az első tanulmány, amelyet tavaly tettek közzé a Nature Microbiology folyóiratban, egy eukarióta tengeri protisztaként ismert mikroorganizmus egy bizonyos típusát találta meg, amely szimbiotikusan közvetlenül magnetotaktikus baktériumokból nyerte mágneses érzékét. (2)
A cikkben idézett második tanulmány egy olyan kísérletet ír le, amelyben antibiotikumokat adagolnak nádiposzátáknak. Erről a madárról úgy gondolják, hogy a geomágneses érzékszerveire támaszkodva tájékozódik a hosszú, éves vándorlása során. A tanulmány még nem került lektorálásra vagy publikálásra, azonban bizonyítja, hogy az antibiotikum kezelés jelentős zavarokat eredményez a madár irányérzékében.(3)
Annak ellenére, hogy hivatkozott erre az új bizonyítékra, a tanulmány nagyon világos, kijelentve, hogy ez a hipotézis még mindig mélyen spekulatív. Nem ismert pontosan, hogy a magnetotaktikus baktériumok hogyan kommunikálhatnak a gazdaszervezettel. Ráadásul azt sem lehet tudni, hogy egy állatban hol kell a baktériumoknak tartózkodniuk ahhoz, hogy mágneses mezőt érzékelő hatásukat kiváltsák.
Fitak és társszerzői bíznak abban, hogy a metagenomikai technikák és a DNS szekvenálás terén nemrégiben elért előrelépések előkészítik az utat ezeknek a kérdéseknek az új vizsgálatához. Tehát bár nagyon korai a szimbiotikus mágneses érzékelés hipotézise, az új cikk szerint ez egy érvényes hipotézis, amely további kutatásokra érdemes.
"Még akkor is, ha a szimbiotikus mágneses érzék valóban elterjedt, további kihívást jelent a gazdaszervezet és a magnetotaktikus baktériumok közötti kommunikáció mechanizmusának feltárása, azaz hogyan érzékelik például a madarak a baktériumok reakcióját a környezeti mágneses változásokra?" - teszik fel a kérdést a szerzők a cikkben. "Összességében a szimbiotikus mágneses érzékelés hipotézise megfontolásra érdemes hipotézis." (4)
(1) - https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rst
(2) - https://www.nature.com/articles/s41564-019-0432
(3) - https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.
(4) - https://www.ucf.edu/news/animals-magnetic-sixth
