Muizen, schildpadden, kreeften en zelfs fruitvliegen vinden hun weg over de wereld. Hoe doen ze dat?
In 1991 lag Ken Lohmann op het strand in Florida te wachten tot de schildpadeieren uitkwamen. Hij nam 32 schildpadjes mee naar zijn lab en deed ze in een waterbak die omringd was met elektromagnetische spoelen. Een voor een trok hij de schildpadjes een zwempakje met een zendertje aan, waardoor hij hun zwemrichting goed kon volgen. Toen zette hij de magneten aan.
Kompas
Dit baanbrekende experiment bevestigde wat veel mensen al verwachtten. De schildpadjes konden het magnetisch veld voelen en reageerden hierop door hun zwemrichting te veranderen. Waarschijnlijk konden ze ook door het magnetisch veld van de aarde navigeren op open zee.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
Niet alleen schildpadden hebben deze eigenschap. Ook dieren als muizen, kreeften en fruitvliegen kunnen zo precies navigeren dat het lijkt alsof ze een ingebouwd kompas hebben. Maar niemand heeft tot nu toe een structuur gevonden die hier verantwoordelijk voor is.
Magnetisch veld
Wel weten we dat in de hersenen van sommige dieren strengen van neuronen zitten die kunnen omgaan met magnetische informatie. Neurowetenschappers David Dickman en Le-Qing Wu van het Baylor College of Medicine in Houston, bekeken in 2009 het brein van een druif terwijl ze de hoek van een magnetisch veld veranderden. Ze zagen verandering in de signalen van 53 neuronparen toen ze de hoek van het magnetisch veld aanpasten.
Orgaan
Maar waar kwamen die signalen vandaan? ‘Er is niet een duidelijk orgaan, zoals een oor of neus’, zegt Peter Hore van de universiteit van Oxford. ‘De sensor zou overal in het lichaam van het dier kunnen zitten.’ Het hoeft niet eens zo te zijn dat het bij alle dieren op dezelfde plek zit.
Een onderdeel is cryptochroom. Dit is een eiwit dat wordt gevonden in de ogen van veel dieren waaronder vogels en forellen. Dit eiwit produceert radicalen op een manier die afhankelijk is van de magnetische velden. Fruitvliegen waarvan het gen voor cryptochroom was uitgeschakeld reageerden niet langer op magneten.
Mensen
Maar dat kan niet het hele verhaal zijn. Om te beginnen hebben ook mensen het eiwit cryptochroom in hun ogen. Toch kunnen wij magnetische velden niet voelen. Het is nog niet duidelijk hoe de radicalen worden vertaald naar een signaal waarop de hersenen reageren.
Misschien zijn we een verkeerde weg in geslagen. Xie Can van de universiteit van Beijing vond vorig jaar een eiwit dat gevoelig is voor magnetisme en dat spier- en zenuwcellen aanstuurt. Kan dit eiwit een kandidaat zijn? ‘Ik denk niet dat het helemaal verkeerd is’, zegt Hore. Hore zegt zelf dat hij in het lab zag dat de eiwitdeeltjes rondsprongen als een magneet in de buurt werd gehouden.
Sceptisch
De magnetische eigenschappen stammen vermoedelijk af van verschillende ijzeratomen die in een cysteïne aminozuur zitten dat langs de ruggengraat stroomt. Maar sommige onderzoekers zijn toch sceptisch over het eiwit. De ijzerdeeltjes liggen te ver uit elkaar om een reactie te veroorzaken die zo sterk is dat de eiwitdeeltjes gaan rondspinnen zoals Hore dat beschreef.
Hij en andere onderzoekers graven nu dieper in de biochemie van andere eiwitten om te begrijpen hoe ze signalen produceren die het brein bereiken. Tot we dit goed begrijpen, is de natuurlijke navigatie van dieren een gebied waarin we zelf maar moeilijk de weg vinden.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: