Всем известно, что птицы мигрируют на дальние расстояние и что
Так же многим известно, что птицы для ориентации и навигации как-то используют магнитное поле Земли, но магниточувствительные органы еще плохо изучены.
Это упрощенная схема. На самоем деле последние лет 10-15 в сфере animal navigation все специалисты привыкали к модели, что у мигрирующих птиц, как у наиболее изученных в плане магнитных чувств животных, есть две очень разные магниточувствительные системы, а именно:
1) где-то в глазах, а точнее в сетчатке глаза, есть магниторецепторы, которые позволяют птице "видеть" направление магнитного поля и т.о. служат магнитным компасом,
2) в надклювье (верхняя часть клюва) же расположены окончания дендритов, содержащие желесодержащие минеральные частички из магнетита и магемита. Дендриты эти являются отростками нейронов, формирующих одну из трех ветвей тройничного нерва - это пятый черепно-мозговой нерв, идущих из надклювья в продолговатый мозг.
И тут за последний месяц - ба-бах! Появляются две лаборатории, которые эту привычную систему в большой степени нарушили и опубликовали две знаковые статьи.
Сначала первую статью обсудим.
Есть такой молодой профессор-австралиец, работающий в Вене, в Австрии (чувствуете его состояние? поэтому он носит шапочку с надписью I am Australian!). Зовут его Дэвид Киз (David Keays). По бэкграунду он молекулярщик-иммунолог. Прочитал статейки на нашу тему. Особенно его заинтересовала клювная история, т.к. там были уже описаны якобы найденные рецепторы. Подумал - класс! надо бы изучать эти новые рецепторы в клюве. Ведь никто про их молекулярную машинку (ионные насосы и прочее) еще ничего не знает. Написал заявку, сколотил группу, стали изучать.
Проблема однако возникла в том, что несколько лет работы всей его группы по поиску этих рецепторов ничего не принесли. Дэвид в прошлом году в Рэддинге делал доклад на конференции Королевскго института навигации, произведший эффект разорвавшейся бомбы. Потом приезжад в нашу лабу, делал подробный доклад. Ну и вот недавно, пару недель назад, это товарищи накатали статью в Nature на эту тему (Treiber et al. 2012 тут). Если у вас подписки нет, то здесь и далее пользуйтесь творением русских хакеров - www.sci-hub.org
Чтобы многобуков не читать - краткое изложение. Народ Киза на огромном материале (около 200 голубей из многих голубятен по всей Европе) выяснил, что:
- да, в клювах голубей очень много железосодержащих клеток. Эти клетки находятся в трех тканях: в перьевых фолликулах (это такой бугорок, на котором растет перо), в коже (точнее, в слое, который носит название субэпидерма) и в обонятельном эпителии (слой клеток, выстилающий обонятельную раковину).
- в работах первооткрывателей этого т.н. "клювного органа" - группа Фляйсснеров из Франкфуртского университета - было сказано, что желесодержащие клетки расположены в трех симметрично расположенных кластерах. Так вот, никаких кластеров Киз и ко. не нашли. Клетки были расположены довольно диффузно вдоль надклювья. Какие-то ближе к кончику клюва, какие-то ближе к основанию,
- но САМОЕ ГЛАВНОЕ - большинство (99%+ а может и 100%) железосодержащих клеток НЕ НЕЙРОНЫ, т.е. не дендритные окончания, о которых говорили Фляйсснеры. Это выяснили путем прокрашивания ткани против наиболее широко встречающихся в нейронных клетках филаментов.
- а что же это за клетки, спросите вы? Оказалось, что скорее всего 90% (а где и 95-99%+) клеток - макрофаги! Это начали подозревать еще гляда на срезы (клетки имели порой явные выступы - филоподии), а потом прокрасили против MHCII (major histocompatibility complex class II protein - белок, характерный для макрофагов) и оказалось - таки большинство клеток действительно клетки иммуной системы - макрофаги!
Иммунологи давно знали, что макрофаги жрут, среди прочего, много эритроцитов, переваривают их, и железо, как отход, откладывается в их цитоплазме в виде т.н. гемосидерина и/или органелл под названием сидеросомы. Потом часть этого железа выбрасывается из клетки и может быть внось использовано другими тканями.
Если это макрофаги, подумали авторы, то в других тканях они должны тоже встречаться? Проверили - так и оказалось! Подобные клетки нашли в коже на разных участках тела. Более того, у одного из голубей, в надклювье, было какое-то повреждение (травма или опухоль) и вокруг, surprise-surprise, было куча железосодержащих макрофагов.
В сухом остатке имеем.
Работы Фляйснеров и ко., скорее всего, не фейковые, но они, как это часто бывает в науке, слишком долго и рьяно искали магниторецепторы в клюве и поэтому их нашли. Знаменитое представлении о "трех парах симметричных точек - кластерах магниторецепторов" где находятся железосодержащие дендритные окончания, на поверку и после долгих наших запросов оказалось знанием, полученном на одной (n=1) птице. На большем материале это, по-видимому, не подтвердилось, поэтому Флейсснеры конкретно нам не могли показать эти данные, но статьи про три пары полей рецепторов уже были тиснуты. Очень возможно, что Фляйсснеры принимали за магниторецепторы, в основном (а может быть и полностью), макрофаги, ничего общего с магниторецепцией не имеют.
Метод поиска магниторецепторов через прокраску т.н. берлинской лазурью, который использовали Фляйснеры и много кто еще до них и после них, не подходит, т.к. прокрашиваются в основном макрофаги. Нужны комбинации прокраски против железосодержащих минералов и маркеров тех или иных групп клеток (нейромаркеры, маркеры макрофагов, прочие клеточные маркеры).
Теперь существование магниторецепторов в надклювье поставлено под большое сомнение. Десятилетия работы по поиску магниторецепторов, а они где-то есть, т.к. есть магнитозависимое поведение, как бы вычеркнуты и нужно начинать искать рецепторы снова, с чистого листа.
Полностью ли погибла идея о "клювном органе"? Не совсем.
Во-первых, в настоящий момент остались некоторые статьи, правда только две-три опубликованные работы, подтверждающие наличие магниторецепторов в клюве.
Одна работа Кордулы Моры и ко. в Nature 2004 года. Они почтовых голубей обучали распознавать присутствие и отсутствие магнитного стимула в экспер. камере. Когда голуби научились это делать, то им обрезали обонятельный и тройничные нервы. И только во втором случае они переставали распознавать магнитный стимул. Вывод из работы - тройничные нерв несет некую магнитную информацию, а исходя из его анатомии - рецепторы, передающием эту информацию должны быть где-то в надклювье.
Вторая работа, Доминика Хайерса и ко. в PNAS 2010 года. В этой работе на европейских зарянках было показано, что нейрональная активность в ядрах продолговатого мозга, которые получают инпут из тройничного нерва, повышается, если птицы сидят в постоянно изменяющемся магнитном поле, и резко понижается, если нерв обрезать (логично) или не обрезан (sic!), но птица сидит в компенсированном (т.н. нулевом) магнитном поле.
Эти работы говорят, что there is something over there.
Во-вторых, возможно, что среди массы макрофагов были незамечены настоящие магниторецепторы. Их нужно, на самом деле. не так уж и много. Пары сотен клеток хватило бы. Возможно, что какие-то клетки, которые железосодержащее и не прокрашенное MHCII, и были теми неуловимыми клетками. А может быть прокрашивание берлинской лазуре - это губительный для данных клеток протокол и их железосодержащие минералы быстро разрушаются при такой прокраске.
Наконец, не обязательно рецепторы должны содержать нейрональные маркеры и быть настоящими нейронами. Насколько я понимаю. обонятельные рецепторы - это специальные клетки, которые не являются нейронами. но которые имеют синапс с нейронами.
Короче, Фляйснеры порвали не одну телняшку, переходя на личности авторов и клеймя их открытия. Многие остальные исследователи, включая нас, этой работе доверяют (часть материала Дэвид к нам привозил и показывал) и чешут репу.
Открытие было закрыто. На мой век загадок в данной области наук хватит.
Эх, нелегко изучать новые орган чувств, но увлекательно, как детектив.
ЗЫ Будет еще часть 2 про еще одну недавнюю интересную работу.
Комментарии (0)