鳥は方向を見分ける能力が驚くほど優れており、「GPS を内蔵している」とさえ言われるほどです。 2 つの生物学者チームによって行われた新しい研究は、彼らの印象的なナビゲーション能力の理由を発見した可能性があります。彼らの目には、地球の自然磁場を検出できるタンパク質があります。
鳥のナビゲーション能力は、世界中の科学者や研究者を長い間魅了してきました。鳥が長距離を飛行し、渡りの過程で特定の好ましい地域に戻る能力について、さまざまな研究と仮説が立てられました。マックス・プランク鳥類学研究所のハンス・ワルラフが行った実験では、一部の鳥は嗅覚で移動できることが示唆されましたが、他の理論では、鳥には小さなコンパスとして機能する鉄分が豊富な有毛細胞があった可能性があることが示唆されました。しかし、新しい研究によると、鳥の目は実際に地球の磁場を (何らかの方法で) 「見る」ことができる可能性があります。
Cry4 タンパク質で磁場を見る
鳥の目を調べた研究は、生物学者の 2 つの異なるチームによって行われました。ドイツのカール・フォン・オシエツキー大学オルデンブルクで行われたある研究ではヨーロッパのコマドリが調査され、スウェーデンのルンド大学で行われた別の研究ではキンカチョウが調査されました。
研究者の 2 つのチームは両方とも、Cry4 として知られる特定のタンパク質が、鳥が地球の磁場を知覚できるようにする役割を果たしている可能性があることを発見しました。 Cry4 タンパク質は、多くの哺乳類が概日リズムを調節するのを助ける役割を担っています。これは、光の青色波長を特に受容する光受容体の一種であるクリプトクロムです。最近の証拠によると、鳥は青色の波長の光が存在する場合にのみ、地球の磁場を使用して自分の向きを変えることができることが示唆されているため、これは重要です。
ルンド大学のチームは、3 つの特定のクリプトクロム (Cry1、Cry2、および Cry4 タンパク質) がキンカチョウの体内でどのように発現されているかを測定することに着手しました。研究者たちは、キンカチョウの遺伝子が動物の目と脳でタンパク質がどのように発現するかにどのように影響するかを調べました。 Cry4 と青色光を含む以前の研究から手がかりを得て、研究者は、タンパク質が磁気受容に関与している場合、タンパク質レベルは 1 日を通して変動しないという仮説を立てました。タンパク質が磁気受容に関与していない場合、変動するはずです。
ルンド大学の生物学者で論文の共著者である Rachel Muheim 氏は次のように説明しています。
研究者が仮説を立てたように、Cry1 と Cry2 のレベルは朝から夜にかけて変動する一方で、Cry4 のレベルは 1 日を通して比較的安定していました。ルンド大学チームの研究結果は、オルデンバーグ大学で行われた研究によって裏付けられました。ヨーロッパのロビンを研究した研究者は、Cry4 のレベルが 24 時間を通じて比較的一定に保たれていることも発見しましたが、Cry4 のレベルは 1 つの重要な状況で変化しました.渡りの季節には、Cry4 のレベルがベースライン レベルに比べて高くなりました。
オルデンバーグ大学の研究者は、他にも興味深いことを発見しました。この研究では、Cry4のレベルが、入射光の大部分を受け取るロビンの目の領域に集中していることがわかりました.これは、より多くの光を浴びることで Cry4 がコンパスとして機能するのに役立つため、理にかなっています.
証拠は説得力があるように見えますが、現時点では決定的ではありません.このトピックに関するさらなる研究が行われる必要があります。問題を複雑にしているのは、研究に関与した他のタンパク質である Cry1 と Cry2 の両方が、他の動物の磁気受容と相関しているという事実です。いくつかの種類のウグイスは、Cry1 を使用して磁気受容を介して移動すると考えられています。
ラジカル電子の検出
鳥が Cry4 を使って移動する正確なメカニズムについては、量子力学が関係しています。原子を構成する電子には「スピン」という性質があります。電子のスピンは「上」の位置または「下」の位置にあり、これらの 2 つの位置は、電子が磁石のように機能できることを意味します。電子は、磁石のように可能な場合は互いに対になりますが、一部の分子は奇数の電子を持っています。これは、一部の電子が対になっておらず、自由に浮遊していることを意味します (「ラジカル」分子と呼ばれることもあります)。
自由電子を持つ分子は、同じ方向を「指す」か反対の方向を指すかの間で前後にスイングできます。地球の比較的弱い磁場は、このプロセスに影響を与え、ラジカル分子に何が起こるかを変えるのに十分強いかもしれません.ラジカルは、磁場のわずかな変動に応じて、結合して別のより複雑な分子になるか、分離したままになる可能性があります。
鳥の目で発生するこのプロセスは、Cry4 のようなタンパク質が地球の磁場によって引き起こされる変化を「見る」ことを可能にする可能性があり、一部の鳥がどのように移動するかを説明できる可能性があります。 Cry4 タンパク質を欠いている鳥を研究して、鳥がまだ内部配向システムを持っているように見えるかどうかを調べることは、次の良いステップかもしれません.
人間の活動と鳥のナビゲーション
この研究は、人間がさまざまな種の鳥にどのように影響するかについても、何らかの影響を与える可能性があります。 Cry4が地球の磁場の変動を解釈するために光に依存している場合、都市の人工照明が鳥の渡りのパターンを混乱させる理由を説明できるかもしれません.人工照明は、鳥を渡り道から外したり、建物に飛び込んだりする可能性があります。大都市からの光は、200 キロメートル (125 マイル) 先まで見ることができます。この理論により、一部の研究者は、鳥用の「グリーン」ライト、つまり光害の発生が少なく、鳥や多くの夜行性動物への脅威が少ないライトを設計できるかどうか疑問に思いました.
鳥の渡りを困難にしているのは光害だけではありません。騒音公害や、多くの電子機器 (および AM ラジオ信号) から生じる干渉の量なども、鳥が体内のコンパスを使用して方向を定めるのを妨げている可能性があります。
オルデンバーグ大学の研究に貢献した Henrik Mouritsen は、人工電磁場がどのように渡り鳥の方向感覚を失わせるかを調べた以前の研究を行いました。 Mouritsen と彼のチームは、実験でヨーロッパのコマドリが方向感覚を失っており、適切な移動ルートを見つけることができなかったことを発見しました。電気的に接地されたアルミニウム板で覆われた木製の小屋で鳥を保護した後、鳥は適切に向きを変えることができました.
Mouritsen は当時、次のように懸念を表明しました。
動物がどのように生活し、世界をナビゲートするかについてより多くのことを学ぶにつれて、動物への意図しない影響を最小限に抑えるシステムを設計できることが期待されています.
