Små dyrehår kunne fungere som følsomme kompasnåle

Statistisk mekanik viser, at nogle dyr kan være i stand til at opfatte Jordens magnetfelt med bundter af mikroskopiske hår i deres indre ører.

De nøjagtige mekanismer dyr bruger til at fornemme retningen af ​​Jordens magnetfelt har længe været et mysterium. En førende teori antyder, at denne evne er bundet til bundter af mikroskopiske hårceller i de indre ører. Gennem ny forskning offentliggjort i The European Physical Journal Special Topics , Kirill Kavokin ved St Petersburg State University, Rusland, bruger statistisk analyse til at vise, at kun omkring 100 af disse hårceller kunne fungere som effektive biologiske kompasnåle, hvilket gør det muligt for dyr nøjagtigt at fornemme det magnetiske felt, der omgiver dem.

Denne unikke sanseevne, som kaldes "magnetoreception", findes på tværs af en bred vifte af hvirveldyr:fra trækfugle til gravende gnavere. Adskillige mekanismer er blevet foreslået for at forklare denne evne - men på trods af over 50 års forskning er ingen af ​​disse endnu blevet endeligt observeret i naturen.

En førende teori er baseret på bundter af hårceller i det indre øre, kaldet "stereocilia". Ifølge denne idé er stereocilier knyttet til nanokrystaller af magnetit:et jernbaseret mineral, som kan blive permanent magnetiseret, og justere sig selv med Jordens magnetfelt. Efterhånden som dyrets orientering ændres, vil magnetit fremtvinge ændringer i orienteringerne af stereocilia, der er knyttet til det. Disse ændringer kan derefter opfanges af mekanoreceptorer:nerveceller, som kan detektere mekanisk tryk - hvilket giver dyret en fysisk fornemmelse af et magnetfelt. Alligevel er det usikkert, om disse nerveceller er følsomme nok til at opdage sådanne subtile ændringer.

For at udforske denne idé yderligere, studerede Kavokin fluktuationerne af stereocilia inden for rammerne af statistisk mekanik, som anvender statistikkens matematiske sprog til store grupper af mikroskopiske objekter.

Gennem sin analyse viste Kavokin, at stereocilia bundter faktisk kan fungere som meget følsomme kompasnåle, med kun omkring 100 hårceller nødvendige for at mekanoreceptorer kan opfange deres udsving. Dette spændende resultat kunne bringe biologer et skridt tættere på at forstå oprindelsen af ​​magnetoreception og endelig identificere de mekanismer, der er ansvarlige i naturen. + Udforsk yderligere

Genterapi redder dårligt fungerende hårceller i det indre øre, der transducerer lyd