Data avslöjar hur jordens magnetiska fält hjälper djuren navigera.
Djurisk dragningskraft låter som en fras från en dålig kontaktannons. Men det är en annons som en vetenskapsman kanske svarar på, i hopp om att ha tur med att äntligen klura ut hur djuren använder magnetism för att hitta.
Under många år har forskarna undrat över hur djur från fiskar till fruktflugor använder jordens magnetiska fält till att navigera. Nu verkar det som om forskarna kan ha kommit fram till någonting. Under de senaste månaderna har forskarna visat att magnetiska fält kan iscensätta kemiska reaktioner inuti levande celler. Annan forskning testar vad solljuset har för roll i magnetisk navigation. Och forskningen visar att pyttesmå biologiska magnetstänger finns instoppade på insidan av nosen hos forellen.
”Bilden vi har just nu är att magnetisk känslighet är i stort sätt allmänt utbrett inom djurriket,” säger John Phillips på Indiana University.
Forskarna har bevis på att den sibiriska hamstern och nakna mullvadsråttor, från östra Afrika, havssköldpaddor och regnbågsforeller, tama duvor och rödprickiga vattenödlor, och till och den vanliga fruktflugan, bara för att nämna några, kan känna av jordens magnetiska fält. Fåglar som är på väg att ge sig ut på sin årliga flytt flockas på norra sidan om en bur, även när de inte kan använda sig av solen för att få några tips om riktningen. Vattenödlor som är vana med att simma norrut mot en strand för att nå säkerhet kommer automatiskt att simma norrut även efter det att de har flyttats till ett laboratorium.
Än så länge är det enda sättet för en vanlig människa att känna jordens fält att hålla en kompass i handen. Men en del forskare hyser misstankar om att om djuren har en känsla för magnetism, så kan även människan ha det.
”Om vi inte har det, måste vi förklara varför vi inte har det,” säger Joe Kirschvink, biolog vid California Institute of Technology. ”Vi delar deras förfäder.”
Jordens fält härrör från djup inne i planeten, där en glödande yttre kärna skvalpar runt den solida innerkärnan. Skvalpningen skapar ett magnetiskt fält som passerar upp genom globen, ut i atmosfären och tillbaka in igen. Om man kunde se det fältet skulle det se ut som järnflis som omger en magnetstång.
”Planetens magnetfält är enormt, men det är svagt,” säger Ken Lohmann, biolog vid University of North Carolina.
”En ganska god gissning är att en vanlig kylskåpsmagnet är 10 till 100 gånger starkare än jordens fält,” säger han.
Ett sådant svagt fält betyder att djuren behöver ett extra känsligt känselsystem, ett som kan upptäcka magnetiska fält även inför den naturliga hopkok av kemiska aktiviteter inuti alla levande varelser. En del forskare har lagt fram att magnetiska fält faktiskt kan påverka hur väl vissa kemiska reaktioner framskrider.
Kemiska komplikationer
Inte alla kemiska reaktioner påverkas av magnetiska fält – ett glas med vinäger och bakpulver kommer att bubbla vare sig man stoppar i en kylskåpsmagnet eller inte. Men en speciell slags reaktion, mer känd som en ”radical-pair” reaktion, verkar vara speciellt petig när det gäller magnetiska fält.
I en av de senaste upplagorna av den amerikanska tidskriften Nature, rapporter forskare från MIT och University of Chicago att dessa kemiska reaktioner skulle kunna utmärka sig bland de naturliga fluktueringarna inne i celler.
”De kemiska reaktionerna skulle kunna ske inuti en kub mindre än en halv millimeter på en sida,” säger James Weaver från MIT. ”Så det kan få plats i en fågel,” säger han.
Dessa petiga radikala par reaktioner skulle kunna komma väl till pass för fågelnavigation, säger Klaus Schulten, en kemist vid University of Illinois. Dr. Schulten och hans kollegier lade nyligen fram en teori för att förklara hur fåglar skulle kunna dra fördel av en radikal par reaktion inuti deras ögon.
Radikala par reaktioner kan startas av ljus, menar Dr. Schulten. En del bevis pekar på att fåglar, tillsammans med andra djur, behöver ljus för att kunna känna de magnetiska fälten. Vissa fåglar, till exempel, kan känna fälten när de ser ett blått ljus men inte ett rött. På senare år har forskarna funnit att djurens ögon innehåller pigment, som kallas kryptokromer, som svarar på blått ljus.
Vad som är intressant, enligt Dr. Schulten, är att kryptokromerna är precis den rätta sorten av molekyler att starta en radikal par reaktion. Och de finns även på rätt ställe.
Kryptokromerna finns i celler bakom näthinna bak på fågelns öga. Eftersom näthinnan är böjd träffar jordens magnetfälts linjer olika områden på näthinnan vid olika vinklar. Om man föreställer sig att det magnetiska fältets vinkel verkligen påverkar kryptokromerna, kan en fågel kanske kunna känna av det.
”Fågeln skulle sen en vink av fältet, i dess normala vision,” säger Dr. Schulten
Teorin är ännu inte bevisad, men man kommer att testa iden på fruktflugor. Dessa förargliga insekter kan även de känna av magnetiska fält, och forskare har hittat fruktflugor som saknar kryptokromer, likväl som andra delar av det visuella systemet.
Fåglar kanske inte är de enda djur som behöver ljus för att känna av magnetiska fält. Den rödprickiga vattenödlan, en slags salamander, tappar kursen med upp till 90 grader om den träffas av ett speciellt färgat ljus. När det gäller vattenödlan är det däremot inte ögonen som känner av ljuset. Det verkar, enligt forskarna, som att ljus som penetreras djupt inuti ödlans huvud, till en hjärnstruktur som kallas tallkottkörteln, påverkar djurets förmåga att känna av det magnetiska fältet.
Alla är inte övertygade om att ljus verkligen hjälper att känna av magnetism. En del forskare menar att problemet är att den inte finns några experimentala bevis för det. Och det skulle kunna vara så att när ett djur ser ett ljus med en annan färg så blir det bara förvirrat. Eller som en forskare sa, ”Om du vaknade upp en dag och allt var rött, skulle du då hoppa upp ur sängen och flytta som om inget var på tok?”
Dr. Kirschvink håller fortfarande på en ide som han kläckte för några år sedan, att djur faktiskt har pyttesmå magneter inuti sina hjärnor, inbyggda kompasser vilka skulle få vilken scout som helts att bli avundsjuk.
Många experiment har visat att en stark puls av magnetism kan skicka ett djur mot den motsatta magnetiska polen, något som skulle kunna vara sant om pulsen skulle har återmagnetiserat verkliga magneter inuti djurens kroppar. Men bevis för dessa magneter har varit knappa, fram till för något år sedan.
Spåra upp nya bevis
Forskare från Nya Zeeland har rapporterat om att man har funnit mikroskopiska magnetstavar inuti nosen på regnbågsforellen, en fisk som är känd för att känna av magnetiska fält.
Vid tidigare forskningar fann forskarna vad de misstänkte vara små kedjor av magnetit, en magnetisk mineral innehållandes järn. Kedjorna låg inbäddade inne i forellens nos, i celler som verkar vara kopplade till en nerv som är känd för att svara på magnetiska fält.
Forskarna håller fortfarande på med att försöka bevisa att de celler som innehåller magnetit direkt är länkade till nerver och att om man bröt länken skulle göra forellen disorienterad.
”Det är möjligt av djuren använder både magnetiten och radikal par metoden,” menar Dr. Kirschvink.”Jag är villig till att hålla med om att vi inte förstår allt som sker i naturen,” säger han.
När det gäller människor som använder magnetiska fält för att hitta utan kompass, behövs mer forskning. Forskarna har funnit små bitar av magnetit i människors hjärnor, men ingen har kunnat bevisa att de har hjälp människor att ta sig fram.
Det sjätte sinnet av magnetism är bara ett önsketänkande. Men om det existerade skulle det bli användbart.
”Du skulle aldrig gå vilse,” framhåller Dr. Schulten.
Ögonpigment kontrollerar dygnsrytm
1998 upptäckte forskare från University of North Carolina, ett nytt ljuskänsligt pigment som finns i ögonen, på huden och i delar av hjärnan och som kontrollerar vår biologiska klocka. Vår biologiska klocka är ett mycket gammalt evolutionärt system som kontrollerar en mängd viktiga funktioner i våra kroppar som t.ex. kroppstemperatur, blodtrycksreglering, sömn, vakenhet mm. Återkommande cykler av ljus och mörker bestämmer biologiska funktioner hos en mängd organismer, från bakterier till människor.
Forskarna började leta efter proteiner som kontrollerar vår biologiska klocka efter att man oväntat funnit en annan gen som kodar för fotolyase, ett enzym som reparerar skador på DNA orsakade av ultraviolett ljus. Trots att genen för enzymet finns hos människan, har vi inte själva enzymet. Forskarna började därför studera genen, och fann att den kodar för ljuspigment som kallas kryptokrom. Man fann två proteiner, CRY1 och CRY2, som verkar reglera vår dygnsrytm och som finns i vissa av näthinnans lager, på huden och i delar av hjärnan.
Trots att proteinerna finns i näthinnan är de inte involverade i den process som leder till att vi kan forma visuella bilder. CRY1 och CRY2 är kopplade till vitamin B2 och absorberar blått ljus som sedan förmedlas vidare via synnerven till en annan del av hjärnan än synbarken.
Proteinerna finns inte bara på näthinnan utan även på huden. Enligt forskarna kan vår biologiska klocka även regleras via huden. Dessa resultat bekräftades i en annan undersökning där forskarna kunde sätta den biologiska klockan genom att rikta ljus mot baksidan av knäskålen.
Förståelse av de mekanismer som styr vår biologiska klocka och vår dygnsrytm kan leda till olika behandlingar för de som lider av s.k. säsongsbunden depression. Dessa patienter får sina depressioner under vintern då det finns för lite dagsljus.
Ett annat område som kan dra nytta av fynden är t.ex. vid nattarbeten där man vet att olyckor och andra tillbud ofta förekommer under den tid då personalens biologiska klockor påverkar dem att sakta ner och ta det lugnt.