Магниторецепция тобто здатність відчувати магнітне поле — характерна для багатьох тварин. У 1980 році відомий вчений і популяризатор науки Робін Бекер (Robin Baker) опублікував (і не де-небудь, а в журналі Science) статтю, в якій доводилося, що і людина має магниторецепцией. Стаття викликала справжній фурор, і безліч вчених спробували повторити експерименти Бекера — але невдало. Результати цих експериментів не відтворювалися; наукова репутація Бекера серйозно постраждала, а дослідження магніторецепціі у людини зупинилося на довгі роки.Однак останнім часом у науковому співтоваристві знову прокинувся інтерес до цієї теми. І ось нещодавно були отримані дані, які побічно свідчать про існування магнітного почуття у людини.

Способи визначення магнітного поля дуже різноманітні у різних живих істот — від клітинних органел магнитосом у бактерій до магнетит-вмісних структур у верхній частині дзьоба птахів. А деякий час тому почав бурхливо вивчатися ще один вид магніторецепціі — хімічний. Суть його в наступному.

Уявімо собі, що у нас є дві близькорозташовані молекули (або дві частини однієї молекули) AB. З якоїсь причини (скажімо, під дією світла певної довжини хвилі), A втрачає один з електронів і він потрапляє на B. Ми отримуємо два неспарених електрона (один залишився на A, а другий — який перестрибнув на B), чиї спини можуть бути протилежно спрямовані (↑↓) або односпрямовані (↑↑). Кожен спін породжує певний магнітний момент, а значить, доля одержані молекул залежить від магнітного поля.В залежності від його сили та напрямку відбудеться або відновлення первісної структури AB, або виникне «магниторецептивная» сигнальна форма C. Ця сигнальна форма викличе якісь каскади реакцій, які «повідомлять» клітці (а слідом за нею і організму) про те, яке магнітне поле в даній точці. Реакції такого типу називаються реакціями пар радикалів».

Отримано досить багато даних про те, що обидва типи кріптохрома забезпечують магнітне почуття у деяких видів тварин. Наприклад, показано, що мушки дрозофіли, у яких був «вимкнений» характерний для них кріптохром першого типу, втрачають магнітне почуття; якщо ж змусити їх заново експресувати їх власний кріптохром першого типу (або навіть кріптохром другого типу метелика монарха, який для дрозофіл зовсім не характерний), вони знову стають чутливими до магнітного поля.

У людини в сітківці теж є кріптохром другого типу, але досі не було досліджено, чи здатний він опосередкувати магнітне почуття чи ні. Щоб перевірити це, дослідники з Медичної школи Массачусетського університету провели серію дослідів, в яких змушували дрозофіл з вимкненим CRY1 експресувати людський кріптохром і дивилися, як це відіб’ється на здатності мушок визначати магнітне поле.

Для того, щоб вмикати і вимикати експресію різних генів у дрозофіл, існує чудова методика під назвою GAL4/UAS. За цією методикою експресія потрібного гена відбувається тільки тоді, коли в одному мушином організмі зустрічаються дві половинки експрессионной системи — транскрипційний активатор GAL4 і ділянку промотору UAS. При цьому GAL4 присутній не у всьому організмі, а тільки в певних областях. Наприклад, в даному випадку GAL4 був прив’язаний до гену Timeless (tim), який експресується тільки в нейронах, що забезпечують циркадні ритми.

У людини є два підвиди кріптохрома другого типу — hCRY1 і hCRY2. В даних дослідженнях вивчався лише hCRY2, оскільки він експресується в набагато більших кількостях, ніж hCRY1 (а значить, швидше за все, має набагато більше значення для передбачуваного магнітного почуття).

Дослідження магнітного почуття у дрозофіл відточено в попередніх експериментах. Для цього мух запускають в Т-подібний лабіринт, в одному з рукавів якого магнітне поле набагато сильніше, ніж в іншому. У цьому «магнітному» рукаві поміщається розчин цукру, який дрозофіли дуже люблять. Якщо у мух є магнітне почуття, то в «наївному», необученном стані вони будуть уникати магнітного рукава, а в навченого навпаки, прагнути до нього, оскільки там їх чекає підкріплення. Якщо ж у мух немає магнітного почуття, то вони будуть майже рівномірно розлітатися між двома рукавами.Підрахувавши кількість мух в одному і іншому рукаві лабіринту, потрібно обчислити індекс переваги магнітного рукава за формулою (PM – 0,5)/0,5, де PM — це частка мух, що знаходяться в магнітному рукаві лабіринту.

Дослідники провели експерименти в Т-подібному лабіринті з мухами наступних чотирьох ліній:

1. Дикий тип (ця мушиная лінія називається Canton-S).

2. Мухи з вимкненим криптохромом, яких змусили знову експресувати їх «рідний» дрозофилий кріптохром з допомогою GAL4/UAS (tim-GAL4/UAS-dcry).

3. Мухи з вимкненим криптохромом, яких змусили експресувати з допомогою GAL4/UAS людський кріптохром hCRY2 (tim-GAL4/UAS-hCRY2).

4. І нарешті, мухи з вимкненим криптохромом, який так і не був включений назад (UAS-hCRY/+).

І ось виявилося, що людський кріптохром дозволяє мухам відчувати магнітне поле майже так само добре, як їхня рідна, мушина, кріптохром.

Оскільки кріптохром — це флавопротеин, чутливий до синього світла, то в наступному експерименті дослідники вирішили перевірити, пропаде у мух з людським криптохромом магнітне почуття, якщо тестувати їх на відсутність синього світла. Іншими словами, светозависима магниторецепция, що забезпечується людським криптохромом, чи ні?

Дослідники протестували мух з людським криптохромом в різних умовах: при освітленні повним світловим спектром; при освітленні світлом з довжиною хвилі більше 500 нм і при освітленні світлом з довжиною хвилі більше 400 нм (флавін показує чутливість до світла з довжиною хвилі 450 нм). Результати свідчили про те, що, принаймні у дрозофіл, опосередкована людським криптохромом магниторецепция залежить від синього світла (див. рис. 2).

Рис. 2. Розпізнавання людських криптохромом магнітного поля залежить від синього світла. При освітленні світлом, в якому немає синьої складової (>500 нм), магнітне поле не розпізнається. Full spectrum — повний спектр. Зображення з обговорюваної статті в Nature Communications Результати отриманих експериментів говорять про те, що людський кріптохром може забезпечувати магниторецепцию. Однак чи забезпечує він її насправді у людини чи ні, тобто чи чутливий чоловік до магнітного поля, — все одно залишається відкритим питанням.Тема потребує подальших дослідженнях, і, напевно, враховуючи світлочутливість людського кріптохрома, варто зосередитися на вплив магнітного почуття на зір, а не на невізуальні ефекти магнітного поля. Джерело: Lauren E. Foley, Robert J. Gegear, Steven M. Reppert. Human cryptochrome exhibits light-dependent magnetosensitivity // Nature Communications. V. 2.Article number: 356. 21 June 2011.