Die Magnetrezeption ist bei Tieren schwieriger zu erkennen als die fünf bekannten Sinne
Die Fähigkeit einiger Tiere, das sie umgebende Magnetfeld zu spüren, ist laut einer neuen Studie möglicherweise weiter verbreitet als bisher angenommen.
Die Magnetorezeption, wie dieser sechste Sinn genannt wird, ist bei Tieren schwieriger zu erkennen als die bekannten fünf Sinne Sehen, Riechen, Hören, Tasten und Schmecken, so die Forscher, unter anderem von der University of Manchester im Vereinigten Königreich.
In der neuen Studie, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, untersuchten die Wissenschaftler, wie Fruchtfliegen Magnetfelder in ihrer Umgebung wahrnehmen und darauf reagieren, indem sie ihre Genaktivität veränderten.
Die Forscher fanden zum ersten Mal heraus, dass ein Molekül, das in allen lebenden Zellen vorkommt, das so genannte Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD), magnetische Empfindlichkeit vermitteln kann, wenn es in großen Mengen vorhanden ist.
Zwar ist bereits bekannt, dass Arten wie der Monarchfalter, die Taube und die Schildkröte das Magnetfeld der Erde nutzen, um sich über weite Entfernungen zu orientieren, doch die neue Entdeckung deutet darauf hin, dass Moleküle, die es Tieren ermöglichen, Magnetfelder wahrzunehmen, wahrscheinlich in noch mehr lebenden Organismen vorhanden sind.
„Wie wir die Außenwelt wahrnehmen, vom Sehen über das Hören bis hin zum Tasten, Schmecken und Riechen, ist gut bekannt. Welche Tiere hingegen ein Magnetfeld wahrnehmen können und wie sie darauf reagieren, ist nach wie vor unbekannt“, sagte Studienmitautor Richard Baines von der Universität Manchester.
„Diese Studie hat einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis dessen gebracht, wie Tiere externe Magnetfelder wahrnehmen und darauf reagieren – ein sehr aktives und umstrittenes Gebiet“, so Dr. Baines.
Eine der Hürden bei der Bestimmung der Art und Weise, wie Organismen Magnetismus wahrnehmen, besteht darin, dass Magnetfelder im Allgemeinen nur sehr wenig Energie transportieren, im Gegensatz zu Photonen des Lichts oder Schallwellen, die von den anderen Sinnen genutzt werden.
Um dies zu umgehen, nutzen die Tiere die Quantenphysik und ein lichtempfindliches Protein namens Cryptochrom.
„Die Absorption von Licht durch das Cryptochrom führt zu einer Bewegung eines Elektrons innerhalb des Proteins, das aufgrund der Quantenphysik eine aktive Form des Cryptochroms erzeugen kann, die einen von zwei Zuständen einnimmt“, erklärt Studienmitautor Alex Jones, ein Quantenchemiker vom National Physical Laboratory.
„Das Vorhandensein eines Magnetfeldes wirkt sich auf die relativen Populationen der beiden Zustände aus, was wiederum die ‚aktive Lebenszeit‘ dieses Proteins beeinflusst“, fügte Dr. Jones hinzu.
In der neuen Studie wurde festgestellt, dass Zellen weiterhin Magnetfelder „wahrnehmen“, wenn nur ein sehr kleines Fragment von Cryptochrom vorhanden ist.
„Das zeigt, dass Zellen, zumindest im Labor, Magnetfelder auch auf andere Weise wahrnehmen können“, so Adam Bradlaugh, ein weiterer Autor der Studie.
Das Basismolekül FAB, das in allen Zellen vorhanden ist, kann in ausreichenden Mengen magnetische Empfindlichkeit verleihen, ohne dass ein Teil des Cryptochroms vorhanden ist, so die neuen Forschungsergebnisse.
„Dieses Molekül – Flavin-Adenin-Dinukleotid – ist der Lichtsensor, der normalerweise an Cryptochrome bindet, um die Magnetosensitivität zu unterstützen“, erklärte Dr. Bradlaugh.
Dieses neue Verständnis des molekularen Prozesses, der den Zellen bei der Wahrnehmung von Magnetfeldern zugrunde liegt, kann dazu beitragen, mehr Licht in die Frage zu bringen, wie sich Umweltfaktoren – wie z. B. der Lärm von Telefonleitungen – auf Tiere auswirken können, die zum Überleben auf einen Magnetsinn angewiesen sind.
Die Ergebnisse liefern auch einen Hinweis auf die evolutionären Ursprünge der Magnetrezeption.
„Da FAD und andere Komponenten dieser molekularen Maschinen in vielen Zellen zu finden sind, könnte dieses neue Verständnis neue Wege in der Forschung eröffnen, um magnetische Felder zu nutzen, um die Aktivierung von Zielgenen zu manipulieren“, sagte Ezio Rosato, ein weiterer Autor der Studie.
„Das gilt als heiliger Gral für ein experimentelles Werkzeug und möglicherweise auch für den klinischen Einsatz.“
