Исследовательская группа во главе с доктором Оливером Линдеке и доктором Кристианом Фойгтом из Leibniz-IZW впервые продемонстрировала, что сигналы окружающей среды, которые важны для навигации на большие расстояния, улавливаются через роговицу глаза. Они провели эксперименты с летучими мышами натузиуса (Pipistrellus nathusii) в период поздней летней миграции.
У летучих мышей одной опытной группы ученые провели местную анестезию роговицы с помощью капли оксибупрокаина. Этот поверхностный анестетик широко используется в офтальмологии, где он используется для временной десенсибилизации роговицы пациентов, когда глаза людей или животных становятся чрезмерно раздраженными. Однако влияние на ориентацию ранее не регистрировалось.
В другой тестовой группе летучих мышей исследовательская группа анестезировала роговицу только одного глаза. Пациенты контрольной группы не получали анестезию, а получали изотонический солевой раствор в виде глазных капель.
Все животные в этом научном эксперименте были отловлены в миграционном коридоре на побережье Балтийского моря и выпущены поодиночке в открытое поле в 11 км от места отлова сразу после обработки.
Сначала ученые использовали детекторы летучих мышей, чтобы убедиться, что в момент выпуска над полем не было других летучих мышей, за которыми подопытные животные могли следить. Человек, наблюдавший за направлением движения выпущенных летучих мышей, не знал, как с летучими мышами обращались экспериментально. «Контрольная группа и группа с односторонней анестезией роговицы четко ориентировались в ожидаемых южных направлениях, тогда как летучие мыши с двусторонней анестезией роговицы улетали в случайных направлениях», – объясняет доктор Оливер Линдеке, первый автор статьи. "Это очевидное различие в поведении предполагает, что анестезия роговицы нарушила чувство направления, но ориентация, по-видимому, все еще хорошо работает с одним глазом."Поскольку обработка роговицы заканчивается через короткое время, летучие мыши смогли возобновить свое путешествие на юг после эксперимента. «Мы впервые наблюдали здесь в ходе эксперимента, как мигрирующее млекопитающее буквально сбилось с курса – веха в поведенческой и сенсорной биологии, которая позволяет нам более целенаправленно изучать систему биологической навигации."
Чтобы исключить возможность того, что анестезия роговицы также влияет на зрение и что ученые, таким образом, придут к неправильным выводам, они провели дополнительный тест. Еще раз разделенные на экспериментальную и контрольную группы, они проверили, изменилась ли реакция летучих мышей на свет после анестезии роговицы с одной или обеих сторон. «Из предыдущих исследований мы знаем, что летучие мыши предпочитают освещенный выход, покидая простой Y-образный лабиринт», – объясняет доктор медицинских наук Кристиан Фойгт, глава отдела эволюционной экологии Leibniz-IZW. «В нашем эксперименте животные с односторонней или двусторонней анестезией также показали это предпочтение; поэтому мы можем исключить, что способность видеть свет изменилась после обработки роговицы. Способность видеть свет, конечно, также повлияет на дальнюю навигацию."
Многие позвоночные, такие как летучие мыши, дельфины, киты, рыбы и черепахи, например, могут безопасно перемещаться в темноте, будь то под открытым ночным небом, когда ночью облачно или в пещерах и туннелях, а также в глубины океанов.
На протяжении многих десятилетий ученые искали орган чувств, который позволяет животным выполнять задачи ориентации и навигации, которые людям трудно вообразить. Магнитное чутье, которое пока продемонстрировано лишь у нескольких млекопитающих, но плохо изучено, является очевидным кандидатом. Эксперименты показывают, что частицы оксида железа в клетках могут действовать как «иглы микроскопического компаса», как в случае с некоторыми видами бактерий.
Недавние лабораторные эксперименты на землекопе Анселла, родственниках известных голых землекопов, которые проводят свою жизнь в сложных подземных туннельных системах, предполагают, что магнитное чувство находится в глазу.
Такое (магнитное) чувство ориентации не было проверено у мигрирующих млекопитающих, и не было возможности идентифицировать конкретный орган или ткань, которые могли бы обеспечить морфологическую основу для требуемых сенсорных рецепторов. Эксперименты группы Линдеке и Фойгта теперь впервые предоставляют надежные данные для локализации чувства ориентации у свободно перемещающихся мигрирующих млекопитающих.
В будущих научных исследованиях должно быть показано, как именно выглядит ощущение в роговице летучих мышей, как оно работает и является ли оно давно желанным магнитным ощущением.