Люди могут чувствовать магнитное поле

Недавние эксперименты американских ученых показали, что человек, видимо, может чувствовать магнитное поле. Магнитным рецептором человека является белок сетчатки глаза криптохром, с помощью которого мы можем точно знать все характеристики магнитного поля в точке нашего нахождения. А заставляет его работать световая волна синей части спектра.

Фото: Фото: AP

До сих пор считалось, что люди не могут чувствовать магнитное поле. На это указывало отсутствие у человека специализированных органов чувств, а также соответствующих нервных цепочек в периферийной нервной системе и в мозге. Также ученые говорили о том, что в принципе людям магнитное чутье незачем, так как мы прекрасно ориентируемся в пространстве с помощью зрения и не совершаем обязательных сезонных продолжительных миграций. То есть, подобное чутье будет попросту не функциональным и, следовательно, излишним.

В то же время известно, что многие живые существа имеют то самое магнитное чутье. Эксперименты доказали, что "видеть" направление магнитных линий могут различные перелетные птицы (подробнее об этом читайте в статье "Перелетных птиц притягивает магнит"), а также муравьи, пчелы, осы, мухи, некоторые бабочки и даже… бактерии. У последних, кстати, имеются даже специальные клеточные органы магнитного чутья — магнитосомы, являющиеся магнитными рецепторами.

Читайте также: Лазер и черепахи раскроют тайны магнитного поля

Однако, как показывают работы биохимиков, для того чтобы чувствовать магнитное поле, особых рецепторов, в общем-то, не нужно. Дело в том, что для многих органических молекул, из которых состоят наши организмы, возможен другой способ магниторецепции — химический. Вкратце его можно описать так.

Представьте себе некую молекулу, разделенную на две части — назовем их А и В. При этом часть А работает как химический фоторецептор — при попадании на нее света один из ее электронов переходит в возбужденное состояние и, образно выражаясь, "отрывается" (подобное происходит, например, в самом известном биологическом фоторецепторе — хлорофилле). "Оторвавшись", он переходит в часть В, в которой тоже происходит возбуждение одного из электронов под действием "пришельца".

Однако, как мы помним, любой электрон обладает собственным моментом вращения, или спином, направление которого зависит от… в том числе, и магнитного поля. А как было сказано выше, в системе имеется два неспаренных электрона, чьи спины (собственные моменты вращения) могут быть противоположно направлены (схематично это выглядит так: ↑↓) или однонаправлены (↑↑). Поскольку, как мы помним, каждый спин порождает определенный магнитный момент, взаимодействующий с внешним магнитным полем, то выходит, что дальнейшая судьба молекулы зависит от магнитного поля.

В зависимости от его силы и направления произойдет либо восстановление первоначальной структуры AB (то есть, электроны, "побесившись", вернутся "восвояси"), либо возникнет новая "магниторецептивная" сигнальная форма молекулы (назовем ее C). Эта форма может вызвать определенные каскады реакций, которые "сообщат" клетке (а вслед за ней и организму) о том, каково магнитное поле в данной точке.

Только что мы с вами разобрали теоретическую основу магнитного чутья у живых организмов. А имеются ли такие молекулы в реальности? Да, имеются, и, что самое интересное, практически у всех живых существ. Таковыми являются белки криптохромы, которые присутствуют в светочувствительных клетках растений, животных и грибов. Они отвечают за регуляцию циркадных (суточных) ритмов у живых организмов, сообщая им об увеличении или об уменьшении общей интенсивности освещения.

Фото: AP

На сегодняшний день известно два типа этого белка у животных. Криптохром первоготипавстречаетсятолькоубеспозвоночныхирегулирует суточные ритмы светозависимым способом (описанным выше). А вот криптохром второго типа характерен и для позвоночных, и для беспозвоночных и, судя по всему, регулирует суточные ритмы светонезависимо, хотя до сих пор неизвестно, каким именно образом. Именно этот белок в двух его модификациях (hCRY1 и hCRY2) присутствует и в клетках сетчатки человеческого глаза.

До сих пор не было данных, говорящих о том, может ли этот криптохром принимать участие в магниторецепции. Сами понимаете, поставить такой эксперимент на человеке было бы достаточно затруднительно. Однако исследователи из Медицинской школы Массачусетского университета нашли оригинальный выход из положения — они вставили известным плодовым мушкам дрозофилам гены, хранящие информацию об этом белке, и, убедившись, что эти участки ДНК нормально заработали у новых хозяев, провели серию любопытных экспериментов.

Прежде всего модифицированных мух запустили в Т-образный лабиринт, в одном из рукавов которого магнитное поле гораздо сильнее, чем в другом. Именно в этом "магнитном" рукаве находилась "приманка" — раствор сахара, который дрозофилы просто обожают. В то же время сильное магнитное поле нервирует дрозофил, и они естественным образом стремятся держаться от него подальше.

Итак, как и положено, сначала велось обучение мух — их насильно загоняли в "магнитный рукав", чтобы они поняли, что там их ждет вкусненькое. После этого ученые предположили, что если у мух с человеческим криптохромом имеется магнитное чутье, то в "наивном", то есть не обученном состоянии они будут избегать магнитного рукава, а в обученном — наоборот, стремиться к нему, поскольку там их ждет лакомство. Если же у дрозофил нет магнитного чутья, то они будут практически равномерно разлетаться между двумя рукавами.

В результате последующего эксперимента было обнаружено, что первое предположение ученых блестяще подтвердилось — "неграмотные" мухи бежали от магнитного рукава как черт от ладана, а вот "грамотные" летели туда всем скопом, не обращая внимания на раздражающее действие магнитного поля. Для контрольного эксперимента исследователи запустили в лабиринт других модифицированных дрозофил, у которых криптохромов вообще не было (даже их собственных). В результате данные мутанты, как их перед этим ни обучали, в массе своей так и не смогли найти рукав с сиропом. Это доказывает то, что в ориентировке в данном случае принимал участие именно криптохром, а не какие-то другие рецепторы.

Итак, данный эксперимент доказывает, что человеческий криптохром способен к магниторецепции. Но какой же свет заставляет его почувствовать магнитное поле. Согласно экспериментальным данным той же группы ученых, данный белок возбуждается при попадании на него света с длиной волны 450 нанометров, то есть синего. Получается, именно он и заставляет нас чувствовать магнитное поле в той точке, в которой мы находимся.

Читайте также: Чем пахнет свет — знают мыши

В то же время результаты данных экспериментов говорят о том, что человеческий криптохром может обеспечивать магниторецепцию, но обеспечивает ли он ее на самом деле у человека, или нет — до сих пор непонятно. Очевидно, что данная тема нуждается в дальнейших исследованиях. И если окажется, что магнитное чутье у нас все-таки есть, то это может объяснить, каким образом некоторым людям удается ориентироваться в незнакомом месте без компаса и других приборов (в пасмурный день), с завязанными глазами находить спрятанные железные предметы и многое другое, что сейчас называют паранормальными способностями. В таком случае окажется, что эти способности на самом деле абсолютно нормальны…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"