Многие животные — от птиц до морских черепах — ориентируются в пространстве, используя магниторецепцию, своеобразный биологический GPS. Теперь ученые получили первые прямые свидетельства того, что такая навигационная система существует уже десятки миллионов лет.
Магнитный GPS у живых организмов появился уже 97 миллионов лет назад
Ученые из Кембриджского университета и Центра Гельмгольца в Берлине обнаружили прямые доказательства того, что неизвестные морские существа использовали магнитную навигацию не менее 97 миллионов лет назад. Исследователи изучили гигантские магнитофоссилы — окаменевшие частицы магнетита размером до 2,25 микрометра, найденные в морских отложениях. Впервые удалось доказать, что эти структуры были оптимизированы для восприятия интенсивности магнитного поля Земли.
Protoanguilla palau. Современный угорь, имеющий сильное сходство с ископаемыми представителями этого отряда. Возможно, подобные угри и обладали магнитной навигацией, но это пока только гипотеза. https://www.si.edu/newsdesk/releases/scientists-discover-most-primitive-living-eel-creating-new-species-genus-and-family-animal
Магниторецепция у животных основана на способности магнетита реагировать на магнитное поле Земли. В современных организмах этот механизм работает через магнитные наночастицы, расположенные в специализированных клетках. Например, у форели были обнаружены цепочки магнетита. Магнитофоссилы из палеоценовых отложений имеют магнитный момент 20 раз больше, чем у форели. Древние организмы могли не только определять направление магнитного поля, но и с высокой точностью измерять его интенсивность, что давало им преимущество в навигации на большие расстояния в открытом океане.
Гигантские магнитофоссилы находили в отложениях разного возраста — самые древние датируются 97 миллионами лет. Но до сих пор никто не мог заглянуть внутрь этих структур и понять, для чего они служили. Для нового исследования команда взяла окаменелость возрастом 56 миллионов лет из палеоценовых отложений Северной Атлантики и применила революционную технику — магнитную томографию, позволяющую визуализировать внутреннюю структуру объектов с помощью магнитных полей.
Изображение гигантского магнитофоссилия в виде наконечника копья (красная стрелка), окруженного частицами детрита, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. b Пример 3D-модели частицы, используемой в микромагнитных симуляциях.
Изучив окаменелость команда обнаружила внутри единственный магнитный вихрь с искривленной траекторией ядра. Эта конфигурация оптимально реагирует на изменения интенсивности магнитного поля Земли — именно то, что нужно для точной навигации. Магнитная энергия частицы составила 121 kBT, что в десятки раз превышает показатели магниторецепторов современных бактерий. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Поиск организма с магнитной навигацией только начинается
Моделирование магниторецептивного потенциала гигантских магнитофоссилий.
Команда провела микромагнитное моделирование различных форм гигантских магнитофоссилов — игл, копий и веретен. Результаты показали, что все они демонстрируют магнитные свойства, оптимизированные для восприятия магнитного поля Земли. Но кто пользовался такой продвинутой навигацией непонятно.
«Какое бы существо ни создало эти магнитофоссилы, мы теперь знаем, что оно, скорее всего, было способно к точной навигации», — отмечает соавтор работы Рич Харрисон.
Парадоксально, но ученые не знают, какое именно животное создало этот древнейший GPS. «Мы понимаем, что нужно искать мигрирующее животное, достаточно распространенное в океанах, чтобы оставить обильные окаменелые останки», — объясняет Харрисон. По его мнению, хорошими кандидатами могут быть угри, которые эволюционировали около 100 миллионов лет назад и способны перемещаться по водным путям по всему земному шару.