Wissenschaft im Trend: „Proteinkompass“ könnte Navigation bei Tieren erklären und Forschung ankurbeln
Forscher an der Universität Peking unter der Leitung von Professor Can Xie entdeckten bei Fruchtfliegen eine Art Kompass: Proteinklumpen, die sich an den geomagnetischen Feldlinien der Erde ausrichten. Dieses neu entdeckte Protein, das sie MagR nannten, bildet stabförmige Klumpen mit lichtempfindlichen Proteinen, sogenannten Crpytochromen. Xie und sein Team nehmen an, dass die Bewegungen dieser stabförmigen Strukturen Informationen an das Nervensystem liefern und somit einen Orientierungssinn schaffen. Frühere Forschung hat nahegelegt, dass Cryptochrome eine zentrale Rolle beim Erspüren von Magnetismus spielen. Doch Dr. Xie und seine Kollegen schlussfolgerten, dass diese Proteine sich mit anderen zusammenschließen müssten, um tatsächlich einen Kompass zu bilden. In einer Reihe von Folgeexperimenten konnten die Forscher zeigen, dass diese MagR-Cryptochrome-Kompasse sich in verschiedenen Spezies bilden können, wie Monarch-Schmetterlingen, Tauben, Ratten, Zwergwalen und beim Menschen. Das Team von der Universität Peking untersucht jetzt, welche Rolle diese winzigen Kompasse bei der menschlichen Orientierung spielen könnten. In einem Bericht über die Studie, die in dieser Woche im Magazin Nature Materials veröffentlicht wurde, bemerkte die britische Zeitung The Guardian, dass die Idee, dass Tiere das Magnetfeld der Erde fühlen können, einst allgemein abgelehnt wurde. Obwohl diese Fähigkeit jetzt sehr gut beschrieben wurde – zumindest bei einigen Arten – bleibt die Frage danach, wie dieser magnetische Sinn erreicht wird, ein Geheimnis. Diese Ergebnisse sind insofern wichtig, dass sie den Wissenschaftlern dabei helfen können, die Mechanismen zu erklären, wie Vögel und Insekten Magnetismus spüren. Die Ergebnisse könnten auch zur Entwicklung neuer Technologien führen, die es Wissenschaftlern erlauben, Zellprozesse zu steuern und das Tierverhalten mit Magnetfeldern zu beeinflussen. In den vergangenen zehn Jahren haben die Wissenschaftler etwa die Lichtempfindlichkeit einiger Proteine genutzt, um Neuronen zu manipulieren, in der Regel, indem eine optische Faser direkt in das Gehirn eingeführt wurde – die sogenannte Optogenetik. Andere Industrien werden auch davon profitieren. Eine ganze Reihe von Anwendungen wie Bergbauüberwachungssysteme und Mobiltelephonnavigation sind auch auf der Suche nach billigen, kleinen und robusten Feldsensoren. Eine weitere Möglichkeit die von Xie und seinem Team vorgebracht wurde, besteht darin, dass die Cryptochromproteine, die eine wichtige Rolle bei der Bildung des Kompasses spielen, wichtige Quanteneffekte nutzbar machen, um das schwache Erdmagnetfeld in ein Signal im Tierhirn umzuwandeln. Dies könnte für Startups im Bereich der Quantentechnologie von großem Interesse sein, die nach Möglichkeiten zur Anwendung der Quantenphysik suchen, um Hightech Sensoren zu entwickeln. Weitere Informationen sind abrufbar unter: „A magnetic protein compass“
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