Wetenschappers lijken eindelijk te weten hoe trekvogels het magnetisch veld van de aarde waarnemen: hun ogen bevatten een molecuul dat gevoelig is voor magnetisme.
Het molecuul heeft de naam cryptochroom 4 (CRY4). Het zorgt er mogelijk voor dat de vogels lichtere en donkerdere gebieden zien wanneer ze in de richting van magnetische veldlijnen kijken, stelt bioloog Henrik Mouritsen van de Universiteit van Oldenburg in Duitsland. ‘Ze herkennen het noorden dan wellicht aan een soort schaduw die loopt over al het andere wat ze zien.’
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat bepaalde soorten vogels, waaronder het roodborstje (Erithacus rubecula), het magnetisch veld van de aarde gebruiken wanneer ze migreren. Daarnaast gebruiken ze visuele en andersoortige aanwijzingen.
Gevoel voor magnetisme
Wetenschappers dachten al dat de verklaring voor het magnetisch navigeren op zijn minst voor een deel in de ogen te vinden zou zijn. Hun gevoel voor magnetisme wordt namelijk verstoord wanneer de vogels zich in het donker bevinden.
Eerder had Mouritsen aangetoond dat wanneer de vogels hun inwendige kompas gebruiken, die informatie verwerkt wordt in dezelfde hersengebieden als waar visuele signalen worden verwerkt.
Vervolgens kwam de verdenking te liggen op het CRY4-molecuul. Dat is namelijk aanwezig in de lichtwaarnemende cellen in de ogen. De structuur van het molecuul wijst erop dat het door een magnetisch veld kan worden beïnvloed.
Springende elektronen
Mouritsen heeft nu met zijn team laten zien hoe het molecuul in het lab reageert op magnetische velden. De onderzoekers ontdekten dat elektronen onder invloed van licht tussen verschillende delen van het molecuul heen en weer springen. Ook springen ze heen en weer tussen het CRY4-molecuul en een ander molecuul, flavine-adenine-dinucleotide (FAD) geheten. Deze quantummechanische effecten leiden uiteindelijk tot de vorming van het stofje CRY4-FADH*. Dit proces wordt onderdrukt door zwakke magnetische velden.
Veranderingen in de hoeveelheid CRY4-FADH* leiden mogelijk tot veranderingen in de output van lichtgevoelige cellen in de ogen. Het zicht wordt dan lichter of donkerder, afhankelijk van de richting en sterkte van het magnetisch veld in het gezichtsveld van de vogel.
Andere moleculen
De onderzoekers zochten ook naar CRY4 bij kippen en duiven – vogels die niet migreren. Beide soorten bleken een ietwat andere variant van het molecuul te hebben. Het team ontdekte dat die varianten allebei minder door magnetisme worden beïnvloed. Dat wijst erop dat de molecuulvariant die migrerende vogels hebben, ontstaan is om de gevoeligheid voor magnetisme te vergroten.
De groep heeft echter nog niet aangetoond dat vogels CRY4 daadwerkelijk gebruiken om het aardmagneetveld te voelen. ‘We hebben het molecuul alleen geïsoleerd bekeken. Het is extreem lastig om het binnenin een vogel te bestuderen’, zegt Mouritsen.
Volgens Roswitha Wiltschko van de Goethe Universiteit in Frankfurt is de zaak nog niet beklonken. Er zijn namelijk ook andere cryptochroommoleculen in de ogen, die eveneens verantwoordelijk kunnen zijn voor het magnetismegevoel. ‘De meeste cryptochromen zouden dat in principe kunnen doen’, zegt ze.
En hoewel duiven niet migreren, is wel aangetoond dat ze via magnetisme kunnen navigeren. Dat wijst er volgens Wiltschko op dat ook andere cryptochroommoleculen een rol kunnen spelen.
