Lichtabhängiger Magnetkompass der Vögel

(30.05.2016) Zugvögel, aber auch Hühner, besitzen in ihrem Auge einen lichtabhängigen Kompass. Er gibt ihnen Informationen über die Richtung des Erdmagnetfelds. Wie dieser Kompass auf molekularer Ebene funktioniert, hat die Arbeitsgruppe von Prof. Roswitha Wiltschko zusammen mit französischen Kollegen herausgefunden.

Der entscheidende Schritt findet in Dunkelheit statt.

Vögel haben zu ihrer Orientierung im Erdmagnetfeld zwei Sinnesorgane: Die Stärke des Magnetfeldes messen sie in ihrem Schnabel. Die Richtungsinformation wird im Auge wahrgenommen. Die dort vorhandenen Zapfen, die auf UV-Licht reagieren, enthalten eine Form des Proteins Cryptochrom.

Bereits vor fünf Jahren vermutete ein Forscherteam der Goethe-Universität Frankfurt, in dem auch die Arbeitsgruppe von Roswitha und Wolfgang Wiltschko beteiligt war, dass dieses höchstwahrscheinlich für die Orientierung im Magnetfeld zuständig ist.

Im Cryptochrom findet eine zyklische Reaktion statt, die aus einem lichtabhängigen und einem lichtunabhängigen Teil besteht. Insbesondere entstehen in diesem Zyklus zwei Radikalpaare, die aufgrund ihres ungepaarten äußeren Elektrons auf das Magnetfeld der Erde reagieren.

Die Frankfurter Arbeitsgruppe hat nun in Kooperation mit der französischen Université Pierre et Marie Curie herausgefunden, welches dieser Radikalpaare entscheidend für die Orientierung im Erdmagnetfeld ist.

In einer Studie mit Rotkehlchen wurden die Vögel wechselweise zwei verschiedenen Bedingungen ausgesetzt: Im Rhythmus von einer Sekunde schalteten die Forscher entweder das Licht oder das Erdmagnetfeld aus.

Es zeigte sich, dass die Vögel sich auch unter diesen Bedingungen an den Magnetfeldlinien der Erde orientieren können. Dies lässt darauf schließen, dass das „lichtunabhängige Radikalpaar“ für die Wahrnehmung der Magnetfeldlinien zuständig ist. Licht wird nur benötigt, um den Zyklus in Gang zu halten.

„Das ist der erste Beleg dafür, dass das in Dunkelheit produzierte Radikalpaar entscheidend für den Magnetkompass ist“, sagt Prof. Roswitha Wiltschko. Da Cryptochrome in anderen Organismen ausschließlich der Wahrnehmung von Licht dienen, deutet die Studie auf eine besondere evolutionäre Adaption in Vögeln hin.

Publikation

Wiltschko R, Ahmad M, Nießner C, Gehring D, Wiltschko W. 2016 Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark. J. R. Soc. Interface 20151010.
http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2015.1010



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