Наличие системы магнитного компаса было впервые показано у птиц. С тех пор было аккумулировано большое количество данных о работе магнитного компаса птиц и его взаимосвязи со зрительной рецепцией. Сейчас доминирует представление о том, что рецептор, обеспечивающий работу магнитного компаса, у птиц находится в сетчатке глаза. Наиболее популярной гипотезой относительно того, как работают рецепторы магнитного поля, является гипотеза радикальных пар, а кандидатом на роль первичной магниторецепторной молекулы является криптохром, и более конкретно, его изоформа криптохром типа 4a. В последние годы появились сведения о взаимодействии криптохрома с некоторыми белками-участниками каскада фототрансдукции, а также многообещающие данные электрофизиологических исследований, сочетающих в себе зрительные (световые) и магнитные стимулы. Кроме того, ряд морфологических исследований сетчатки птиц также помогает сузить круг возможных клеток-кандидатов на роль магниторецептора, и наиболее вероятной такой клеткой в настоящее время является двойная колбочка. В настоящем обзоре мы обсуждаем последние исследования в данной области.
Вернемся к магнитному компасу птиц. В своем эксперименте Вильчко изменили вертикальную составляющую магнитного поля из положения «вниз», присущего северному полушарию, в положение «вверх». При изменении вертикальной составляющей прибор со стрелкой продолжает указывать на север, однако птицы выбирают противоположное ориентационное направление. Дело в том, что стрелка туристического компаса представляет собой простой магнит, концы которого притягиваются к разноименным полюсам магнитного поля Земли. Однако магнитный компас перелетных птиц чувствителен не к полярности магнитного поля, а к углу вхождения силовых линий магнитного поля относительно поверхности Земли. Иначе говоря, перелетные птицы не могут отличить магнитный юг от магнитного севера — для птиц важно направление «к магнитному полюсу» и к «магнитному экватору» (рис. 2) [6].
Важную роль в работе магнитного компаса перелетных птиц играет освещение. Было неоднократно показано, что птицы не могут ориентироваться по магнитному полю Земли в полной темноте, однако даже света звезд будет достаточно для успешного выбора компасного направления миграции. К тому же для успешной работы магнитной компасной системы птиц важны характеристики света: птицы хорошо выбирают компасное направление в коротковолновой части спектра — в синем, бирюзовом и зеленом свете, но испытывают трудности с выбором направления при желтом или красном свете [7].
CRY4 был обнаружен в фоторецепторах сетчатки: двойных и одиночных красночувствительных колбочках, однако молекулярные механизмы магниторецепции до сих пор не описаны. В частности, неизвестны механизмы разделения зрительной и магнитной информации, как сигнал от рецептора транслируется на следующие нейроны, и другие [15], [17].
Таким образом, пазл устройства магнитного компаса перелетных птиц все еще не собран. Продолжаются исследования свойств криптохромов и поиски пока неизвестных компонентов магнитной компасной системы птиц, объединяя все больше научных лабораторий и специалистов из разных областей науки. Комплексные исследования на современном высокоточном оборудовании с участием квантовой физики, химии и биохимии, компьютерного и математического моделирования, молекулярной биологии, нейробиологии и поведенческой биологии необходимы для решения головоломки, которой вот уже около 50 лет. Новые экспериментальные данные либо сложат пазл магниторецепции на основе реакций с радикалами в криптохромах, либо приведут к неожиданным открытиям: например, покажут, какие фрагменты были из другой мозаики (рис. 3).
