Magnetoceptie: verschil tussen versies
k Invulling parameters sjabloon |
Vernieuwde versie met passages en referenties uit de oude versie |
||
| Regel 1: | Regel 1: | ||
'''Magnetoreceptie''' of '''magnetoceptie''' is de mogelijkheid bij dieren om zich te oriënteren op het [[Aardmagnetisch veld]] tijdens migratie of verplaatsingen in het algemeen. Uiteenlopende diersoorten<ref name=":0">{{Citeer web|url=https://www.nature.com/articles/36986|titel=Homing in on vertebrates.|bezochtdatum=2022-01-17|achternaam=Kirschvink|uitgever=Nature}}</ref> zoals insecten, waaronder bijen en fruitvliegjes, migrerende vogels<ref name=":1">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Cadiou|voornaam=Hervé|taal=Engels|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2009.0423.focus|titel=Avian magnetite-based magnetoreception: a physiologist's perspective|jaargang=2010|tijdschrift=Journal of the Royal Society Interface|datum=2010-04-06}}</ref>, waaronder duiven en roodborstjes<ref name=":2">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=Wolfgang|medeauteurs=Wiltschko Roswitha|taal=Engels|url=https://journals.biologists.com/jeb/article/204/19/3295/32874/Light-dependent-magnetoreception-in-birds-the|titel=Light-dependent magnetoreception in birds: the behaviour of European robins, Erithacus rubecula, under monochromatic light of various wavelengths and intensities|jaargang=2001|tijdschrift=Journal of Experimental biology|datum=2001-10-01}}</ref>, zeeschildpadden, [[amfibieën]] zoals salamanders en zoogdieren zoals vossen<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Červený|voornaam=Jaroslav|taal=engels|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2010.1145|titel=Directional preference may enhance hunting accuracy in foraging foxes|jaargang=2011|tijdschrift=Biology Letters|datum=2011-03-02}}</ref>, tuimelaars<ref>{{Citeer web|url=https://phys.org/news/2014-09-dolphins-magnets.html|titel=Dolphins are attracted to magnets|bezochtdatum=2022-01-17|auteur=Springer|werk=phys.org|taal=en}}</ref> en walvissen<ref name=":0" />, maken gebruik van magnetoreceptie. Er zijn twee mechanismen van megnatoreceptie bekend. Een van de twee is gebaseerd op de aanwezigheid van [[magnetiet]] in zenuwcellen van duiven of in cellen van andere dieren. Het tweede is het [[Radicaal (scheikunde)|radicale paar]] mechanisme (RPM) dat zich vormt in cryptochromen die zich in het [[netvlies]] van het oog bevinden. Dit mechanisme is afhankelijk van het licht en is voornamelijk in het roodborstje onderzocht.<ref name=":2" /> |
|||
'''Magnetoreceptie''' of '''magnetoceptie''' is het vermogen tot waarnemen van [[magnetisch veld|magnetische velden]]. Dit komt voor bij verschillende diersoorten zoals [[Duiven (vogels)|duiven]], [[bijen]], [[salamanders]], [[zeeschildpad]]den, [[vossen]],<ref>{{Citeer web|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2010.1145|titel=Directional preference may enhance hunting accuracy in foraging foxes|bezochtdatum=|auteur=|achternaam=|voornaam=|datum=|uitgever=|taal=}}</ref> [[tuimelaar]]s<ref>{{Citeer web|url=http://phys.org/news/2014-09-dolphins-magnets.html|titel=Dolphins are attracted to magnets|uitgever=Phys.org|bezochtdatum=29 september 2014|datum=29 september 2014}}</ref> en andere. Men veronderstelt dat dit bij koeien ook het geval zou kunnen zijn, maar dat is nog niet helemaal bewezen. |
|||
[[Bestand:Rouge gorge familier - crop (WB correction).jpg|miniatuur|300x300px|Roodborstje - foto van Pierre Selim]] |
|||
== Magnetiet == |
|||
== Zintuigen (receptoren) voor het waarnemen van het magnetisch veld == |
|||
Magnetiet is een mineraal met magnetische eigenschappen dat in vele dieren aanwezig is waaronder weekdieren, in de zalm en langs de rand van de snavel van de duif. Ook bacteriën kunnen magnetiet bevatten in de vorm van kristallen Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> of van [[greigiet]] Fe<sub>3</sub>S<sub>4</sub>.<ref name=":0" /> Mensen hebben zenuwen met [[magnetiet]] in het [[zeefbeen]], een bot van de schedelbasis.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Baker|voornaam=R.R.|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.nature.com/articles/301078a0|titel=Magnetic bones in human sinuses|jaargang=1983|tijdschrift=Nature|datum=1983-01-06}}</ref> Kan de mens hiermee inderdaad het magneetveld van de aarde waarnemen? In 2001 bleek uit een onderzoek dat mensen met een magneet op het voorhoofd de weg minder goed konden terugvinden dan zonder een dergelijke stoorzender. Andere onderzoekers vonden echter deze resultaten niet.<ref>{{Citeer boek|titel=Human navigation and magnetoreception|auteur=Baker, R. Robin, 1944-|url=http://worldcat.org/oclc/470774768|uitgever=Manchester University Press|datum=1989|ISBN=0-7190-1810-2}}</ref><ref>{{Citeer boek|titel=Magnetic orientation in animals|auteur=R. Wiltschko|medeauteurs=W. Wiltschko|url=https://www.worldcat.org/oclc/32893759|uitgever=Springer|plaats=Berlin|datum=1995|ISBN=3-540-59257-1}}</ref> |
|||
[[Bestand:Magnet0873.png|miniatuur|Magnetisch veld van een staafmagneet, zichtbaar gemaakt met ijzervijlsel.]] |
|||
Er wordt verwacht dat kristallen van magnetiet zich oriënteren op het Aardmagnetisch veld, maar de receptoren voor het doorgeven van dit signaal aan de zenuwcellen zijn nooit gevonden.<ref name=":1" /> Het mechanisme zou werken als bij een kompas, de cristallen oriënteren zich op de Noord-Zuid as van het magnetisch veld. |
|||
Deze receptoren zijn in staat veranderingen in het magnetisch veld te detecteren om de richting en geografische breedte te bepalen. Een magneetzin is sinds lang aangetoond bij een verscheidenheid van diergroepen (vogels, vissen, insecten slakken en platwormen), met de meest uitgesproken effecten bij velden van dezelfde orde van grootte als het aardmagnetische veld. Bij duiven is een kleine regio in de schedel gevonden met een grote dichtheid aan zenuwen met daarin biologisch [[magnetiet]]. De oriëntatie van de ogen ten opzichte van het magnetische veld geeft een vogel "visuele" informatie over de richting die wordt gevolgd. Ook de [[monarchvlinder]] kan dit systeem gebruiken.<ref>{{en}} Nature: [http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7282/full/nature08719.html Animal cryptochromes mediate magnetoreception by an unconventional photochemical mechanism]</ref> Bij deze vlinder is het gehele magnetisch kompas ingebouwd in een lichtgevoelige antenne.<ref>{{en}} Schence Daily [http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100125094645.htm Monarch Butterflies Reveal a Novel Way in Which Animals Sense Earth's Magnetic Field]</ref><ref>{{en}} Theoratical and Cumputatitional Biophysics Group: [http://www.ks.uiuc.edu/Research/magsense/ The Magnetic Sense of Animals]</ref> |
|||
Worden trekvogels in een omgeving met weinig licht geplaatst, dan oriënteren ze zich op een "gefixeerde" manier op het Aardmagnetisch veld. Dit resultaat geeft aan dat het langs de bovenste rand van de snavel is, tegen de huid aan, dat zich de cellen met magnetiet bevinden.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=R|medeauteurs=Wiltschko W|taal=en|url=https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00359-012-0769-3|titel=The magnetite-based receptors in the beak of birds and their role in avian navigation|jaargang=2013|tijdschrift=Journal of Comparative Physiology|datum=2012-10-31}}</ref> Deze hypothese is echter herzien nadat er aangetoond is dat de cellen op de snavel van de trekvogel die magnetiet bevatten, [[Macrofaag|macrofagen]] zijn en geen magneetgevoelige [[zenuwcel]]<nowiki/>len.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Treiber|voornaam=C D|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.nature.com/articles/nature11046|titel=Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons|jaargang=2012|tijdschrift=Nature|datum=2012-04-11}}</ref> |
|||
== Mogelijke gevoeligheid voor magnetisme bij mensen == |
|||
Mensen hebben een gelijksoortige regio met magnetiet in het [[zeefbeen]], een bot van de schedelbasis.<ref>{{Citeer journal |
|||
== Cryptochroom == |
|||
| volume = 301 |
|||
| issue = 5895 |
|||
=== Algemeen === |
|||
| pages = 79–80 |
|||
[[Bestand:Magnet0873.png|miniatuur|300x300px|Het magnetische veld van een staafmagneet zichtbaar gemaakt met ijzervijlsel op papier. Op een staafmagneet wordt een vel papier gelegd en daarop wordt ijzervijlsel gestrooid. De naaldvormige vijlsels worden uitgelijnd met hun lange as evenwijdig aan het magnetische veld. Ze klonteren samen in lange strengen, die de richting van de magnetische veldlijnen op elk punt aangeven.]] |
|||
| last = Baker |
|||
Magnetoreceptie door het radicale-paar mechanisme werd reeds in 1978 als hypothese voorgesteld door Schulten.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Schulten|voornaam=Klaus|medeauteurs=Svenberg C.E., Weiler A.|taal=en|url=https://experts.illinois.edu/en/publications/a-biomagnetic-sensory-mechanism-based-on-magnetic-field-modulated|titel=A Biomagnetic Sensory Mechanism Based on Magnetic Field Modulated Coherent Electron Spin Motion|jaargang=1978|tijdschrift=Zeitschrift fur Physikalische Chemie|datum=1978-01-01}}</ref> De auteurs veronderstelden dat het mechanisme van deze magneetreceptoren overeenkomsten zou kunnen vertonen met wat men al wist van [[fotosynthese]]. De daarop volgende onderzoeken bevestigden deze hypothese.<ref name=":3">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Hiscock|voornaam=H.G.|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.pnas.org/content/113/17/4634|titel=The quantum needle of the avian magnetic compass|jaargang=2016|tijdschrift=PNAS|datum=2016-04-26}}</ref> De magnetoreceptie door het radicale-paar mechanisme is afhankelijk van het licht. In het netvlies van het oog van trekvogels zijn bepaalde eiwitten gevonden, de cryptochromen die goede kandidaten vormen voor het mechansime aangezien deze eiwitten de enige zijn die vrije radicale kunnen voortbrengen zodra ze geëxciteerd worden door een invallend foton.<ref name=":4">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Günther|voornaam=A|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)31605-6|titel=Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4|jaargang=2018|tijdschrift=Current Biology|datum=2018-01-04}}</ref> De naam is afgeleid van [[Cryptogamen]], een groep planten zoals varens, mossen en [[Korstmos|lichenen]] waarbij de cryptochromen ontdekt zijn.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Gressel|voornaam=J|taal=en|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1751-1097.1979.tb07209.x|titel=Blue light photoreception|jaargang=1979|tijdschrift=Photochemistry and Photobiology|datum=1979-12-01}}</ref> Ook planten bezitten dus cryptochromen.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Solov'yov|voornaam=Ilia A|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17259272/|titel=Magnetic field effects in Arabidopsis thaliana cryptochrome-1|jaargang=2007|tijdschrift=Biophysical Journal|datum=2007-04-15}}</ref> Onder invloed van blauw licht, stimuleren deze de groei in de [[zandraket]].<ref>{{Citeer boek|titel=Cryptochromes Interact Directly with PIFs to Control Plant Growth in Limiting Blue Light|auteur=Pedmale, UV|url=http://worldcat.org/oclc/1114677436|uitgever=eScholarship, University of California|datum=2016-01-14}}</ref> Vervolgens zijn er bij veel soorten dieren cryptochromen in het oog gevonden. In het [[Bananenvlieg|fruitvliegje]] zou dit eiwit zowel in magnetoreceptie<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Gegear|voornaam=RJ|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2559964/|titel=Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila|jaargang=2008|tijdschrift=Nature|datum=2008-08-21}}</ref> als in het regelen van het [[circadiaan ritme]] een rol kunnen spelen.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Klarsfeld|voornaam=A|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6730330/|titel=Novel Features of Cryptochrome-Mediated Photoreception in the Brain Circadian Clock of Drosophila|jaargang=2004|tijdschrift=The Journal of Neuroscience|datum=2004-02-11}}</ref> In zoogdieren zoals de muis en de mens, hebben cryptochromen uitsluitend de rol van regelaars van het circadiaan ritme.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Miyamoto|voornaam=Y|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC27591/|titel=Vitamin B2-based blue-light photoreceptors in the retinohypothalamic tract as the photoactive pigments for setting the circadian clock in mammals|jaargang=1998|tijdschrift=PNAS|datum=1998-05-26}}</ref> Bij de [[monarchvlinder]] is het gehele magnetische kompas ingebouwd in een lichtgevoelige antenne.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Gegear|voornaam=R.J.|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.nature.com/articles/nature08719|titel=Animal cryptochromes mediate magnetoreception by an unconventional photochemical mechanism|jaargang=2010|tijdschrift=Nature|datum=2010-01-24}}</ref> |
|||
| first = R R |
|||
| coauthors = J G Mather, J H Kennaugh |
|||
=== Mechanisme === |
|||
| title = Magnetic bones in human sinuses |
|||
Magnetoreceptie door radicale-paar mechanisme is afhankelijk van licht. Het mechanisme vindt plaats in het netvlies van het oog van de gewervelde dieren. In het netvlies, ingesloten tussen de membranen van de fotoreceptoren of [[Lichtgevoelige cel|lichtgevoelige cellen]]<ref name=":4" />, bevinden zich de cryptochromen, die tot de groep [[Flavoproteïne|flavoproteïnen]] behoren. Het cryptochroom 4 (CRY 4) is bijzonder interessant in deze context aangezien het het enige cryptochroom is dat zich in de ogen van gewervelde dieren bevindt die navigeren met dit soort 'kompas'<ref name=":4" />. De flavoproteïnen bezitten elektronenacceptors of [[Oxidator|oxidators]] zoals het [[Flavine-adenine-dinucleotide|Flavina-adenina-dinucleotide]] (FAD) die verantwoordelijk zijn voor de [[Redoxreactie|redoxreacties]].<ref name=":5">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=R|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4892254/|titel=Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark|jaargang=2016|tijdschrift=The Royal Society Interface|datum=2016-05-01}}</ref> FAD ligt diep in het cryptochroom dat enkele aminozuren [[Tryptofaan]] (Trp) bevat die belangrijk zijn voor de elektronenoverdracht. Wanneer het cryptochroom door een foton geraakt wordt, springt een elektron van FAD naar de eenheden Tryptofaan die de acceptors zijn.<ref name=":5">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=R|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4892254/|titel=Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark|jaargang=2016|tijdschrift=The Royal Society Interface|datum=2016-05-01}}</ref> Daarbij worden twee vrije radicalen gevormd die bijzonder reactief zijn.<ref name=":3" /> De elektronen van dit radicale paar zijn [[Kwantumverstrengeling|verstrengeld]] in hun [[Spin (kwantummechanica)|spin]], maar op een zekere afstand van elkaar. De elektronen van dit radicale paar schommelen tussen de toestand van singlet en triplet, waarbij ze respectievelijk of een parallele spin ofwel een tegenovergestelde spin hebben waarop de twee radicalen een chemisch product vormen. Het product is afhankelijk van of er zich een singlet of een triplet voordeed en dat hangt weer af van het Aardmagnetisch veld.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Adams|voornaam=B|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.nature.com/articles/s41598-018-34007-4|titel=An open quantum system approach to the radical pair mechanism|jaargang=2018|tijdschrift=Nature > Scientific Reports|datum=2018-10-24}}</ref> Het chemisch product van deze reactie zou een neurotransmitter kunnen zijn, maar dit is nooit aangetoond.<ref name=":6">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=Roswita|medeauteurs=Wiltschko Wolfgang|taal=en|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2019.0295|titel=Magnetoreception in birds|jaargang=2019|tijdschrift=Journal of the Royal Society Interface|datum=2019-09-04}}</ref> Daarmee is de hypothese ontstaan dat de vogel het Aardmagnetisch veld kan ''zien''. Het betreft hier dus niet een kompas gevoelig voor Noord-Zuid zoals in het geval van magnetiet, maar een kompas gevoelig voor 'inclinatie' waarmee het roodborstje of een andere vogel zich kan oriënteren ten opzichte van het Aardmagnetisch veld. Dit veld neemt toe in intensiteit naar de magnetische polen toe. Ook de afbuiging, de inclinatie van het magnetisch veld ten opzichte van het Aardoppervlak, neemt toe naar de polen en is vrijwel nul op de magnetische evenaar. De vogel neemt deze inclinatie en intensiteit waar<ref>{{Citeer boek|titel=Magnetoreception in birds and its use for long-distance migration|auteur=Henrik Mouritsen|url=http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-819770-7.00040-2|uitgever=Elsevier|datum=2022|pagina's=233–256}}</ref> wat hem toestaat zijn positie te bepalen zowel voor wat betreft de breedtegraad als de lengtegraad ten opzichte van een vertrekpunt.<ref name=":6">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Wiltschko|voornaam=Roswita|medeauteurs=Wiltschko Wolfgang|taal=en|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2019.0295|titel=Magnetoreception in birds|jaargang=2019|tijdschrift=Journal of the Royal Society Interface|datum=2019-09-04}}</ref> <ref>{{Citeer boek|titel=A Visual Pathway Links Brain Structures Active during Magnetic Compass Orientation in Migratory Birds|auteur=Heyers, Dominik Manns, Martina Luksch, Harald Güntürkün, Onur Mouritsen, Henrik|url=http://worldcat.org/oclc/678619406|uitgever=Public Library of Science}}</ref>Dit is aangetoond met verschillende trekvogels, waaronder de [[Acrocephalus|karekiet]].<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Chernetsov|voornaam=N|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217308825|titel=Migratory Eurasian Reed Warblers Can Use Magnetic Declination to Solve the Longitude Problem|jaargang=2017|tijdschrift=Current Biology|datum=2017-09-11}}</ref> |
|||
| journal = Nature |
|||
| date = 1983-01-06 |
|||
Magnetoreceptie door middel van het radicale-paar mechanisme, waarbij de elektronen van het paar radicalen verstrengeld zijn, is een [[Kwantummechanica|kwantummechanisch]] proces en behoort daarmee tot de kwantumbiologie.<ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Fay|voornaam=T.P.|medeauteurs=et al.|taal=en|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/fd/c9fd00049f|titel=How quantum is radical pair magnetoreception?|jaargang=2020|tijdschrift=Faraday discussions|datum=2020}}</ref><ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Brookes|voornaam=Jennifer C|taal=en|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2016.0822|titel=Quantum effects in biology: golden rule in enzymes, olfaction, photosynthesis and magnetodetection|jaargang=2017|tijdschrift=Proceedings of the Royal Society A|datum=2017-05-31}}</ref> |
|||
| pmid = 6823284 |
|||
| doi = 10.1038/301078a0 |
|||
| bibcode = 1983Natur.301...78R}}</ref> |
|||
Het is de vraag of de mens hiermee het magneetveld van de aarde zou kunnen waarnemen. In 2001 bleek uit een onderzoek dat mensen met een magneet op het voorhoofd de weg minder goed konden terugvinden dan zonder zo'n stoorzender. Andere onderzoekers vonden echter deze resultaten niet.<ref name="Baker1989">{{Citeer boek |first=R. Robin |last=Baker |title=Human navigation and magnetoreception |publisher=Manchester University Press |year=1989 |isbn=0-719-02627-X}}</ref><ref>{{Citeer boek |
|||
| author=R. Wiltschko, W. Wiltschko |
|||
| title=Magnetic orientation in animals |
|||
| publisher=Springer |
|||
| date=June 1995 |
|||
| page=73 0 |
|||
| isbn=3-540-59257-1}}</ref> |
|||
In 2007 werd ontdekt dat een magnetisch veld een ''[[Event-related potential|evoked potential]]'' kan oproepen in de hersenen.<ref>{{Citeer journal |
|||
| volume = 144 |
|||
| issue = 1 |
|||
| pages = 356–67 |
|||
| last = Carrubba |
|||
| first = S |
|||
| coauthors = C Frilot, A L Chesson, A A Marino |
|||
| title = Evidence of a nonlinear human magnetic sense |
|||
| journal = Neuroscience |
|||
| date = 2007-01-05 |
|||
| pmid = 17069982 |
|||
| doi = 10.1016/j.neuroscience.2006.08.068 |
|||
}}</ref> |
|||
Recentelijk{{Wanneer?||2022|01|19}} is er ook een nieuw mechanisme ontdekt voor magnetoceptie: een chemisch kompas dat lichtafhankelijk is. Het is gebleken dat de [[cryptochroom]]receptor die gevoelig is voor het violet-blauwe gedeelte van het spectrum ook gevoelig is voor de oriëntatie ten opzichte van het magnetische veld. Het kompas maakt geen onderscheid tussen magnetische noord- en zuidpolen. |
|||
{{Appendix|2= |
{{Appendix|2= |
||
| ⚫ | |||
* {{Bronvermelding anderstalige Wikipedia|taal=en|titel=Magnetoception|datum=20120416}} |
|||
| ⚫ | |||
}} |
}} |
||
[[Categorie:Perceptie]] |
|||
[[Categorie:Magnetisme]] |
|||
Versie van 20 jan 2022 13:14
Magnetoreceptie of magnetoceptie is de mogelijkheid bij dieren om zich te oriënteren op het Aardmagnetisch veld tijdens migratie of verplaatsingen in het algemeen. Uiteenlopende diersoorten[1] zoals insecten, waaronder bijen en fruitvliegjes, migrerende vogels[2], waaronder duiven en roodborstjes[3], zeeschildpadden, amfibieën zoals salamanders en zoogdieren zoals vossen[4], tuimelaars[5] en walvissen[1], maken gebruik van magnetoreceptie. Er zijn twee mechanismen van megnatoreceptie bekend. Een van de twee is gebaseerd op de aanwezigheid van magnetiet in zenuwcellen van duiven of in cellen van andere dieren. Het tweede is het radicale paar mechanisme (RPM) dat zich vormt in cryptochromen die zich in het netvlies van het oog bevinden. Dit mechanisme is afhankelijk van het licht en is voornamelijk in het roodborstje onderzocht.[3]
.jpg)
Magnetiet
Magnetiet is een mineraal met magnetische eigenschappen dat in vele dieren aanwezig is waaronder weekdieren, in de zalm en langs de rand van de snavel van de duif. Ook bacteriën kunnen magnetiet bevatten in de vorm van kristallen Fe3O4 of van greigiet Fe3S4.[1] Mensen hebben zenuwen met magnetiet in het zeefbeen, een bot van de schedelbasis.[6] Kan de mens hiermee inderdaad het magneetveld van de aarde waarnemen? In 2001 bleek uit een onderzoek dat mensen met een magneet op het voorhoofd de weg minder goed konden terugvinden dan zonder een dergelijke stoorzender. Andere onderzoekers vonden echter deze resultaten niet.[7][8]
Er wordt verwacht dat kristallen van magnetiet zich oriënteren op het Aardmagnetisch veld, maar de receptoren voor het doorgeven van dit signaal aan de zenuwcellen zijn nooit gevonden.[2] Het mechanisme zou werken als bij een kompas, de cristallen oriënteren zich op de Noord-Zuid as van het magnetisch veld.
Worden trekvogels in een omgeving met weinig licht geplaatst, dan oriënteren ze zich op een "gefixeerde" manier op het Aardmagnetisch veld. Dit resultaat geeft aan dat het langs de bovenste rand van de snavel is, tegen de huid aan, dat zich de cellen met magnetiet bevinden.[9] Deze hypothese is echter herzien nadat er aangetoond is dat de cellen op de snavel van de trekvogel die magnetiet bevatten, macrofagen zijn en geen magneetgevoelige zenuwcellen.[10]
Cryptochroom
Algemeen
Magnetoreceptie door het radicale-paar mechanisme werd reeds in 1978 als hypothese voorgesteld door Schulten.[11] De auteurs veronderstelden dat het mechanisme van deze magneetreceptoren overeenkomsten zou kunnen vertonen met wat men al wist van fotosynthese. De daarop volgende onderzoeken bevestigden deze hypothese.[12] De magnetoreceptie door het radicale-paar mechanisme is afhankelijk van het licht. In het netvlies van het oog van trekvogels zijn bepaalde eiwitten gevonden, de cryptochromen die goede kandidaten vormen voor het mechansime aangezien deze eiwitten de enige zijn die vrije radicale kunnen voortbrengen zodra ze geëxciteerd worden door een invallend foton.[13] De naam is afgeleid van Cryptogamen, een groep planten zoals varens, mossen en lichenen waarbij de cryptochromen ontdekt zijn.[14] Ook planten bezitten dus cryptochromen.[15] Onder invloed van blauw licht, stimuleren deze de groei in de zandraket.[16] Vervolgens zijn er bij veel soorten dieren cryptochromen in het oog gevonden. In het fruitvliegje zou dit eiwit zowel in magnetoreceptie[17] als in het regelen van het circadiaan ritme een rol kunnen spelen.[18] In zoogdieren zoals de muis en de mens, hebben cryptochromen uitsluitend de rol van regelaars van het circadiaan ritme.[19] Bij de monarchvlinder is het gehele magnetische kompas ingebouwd in een lichtgevoelige antenne.[20]
Mechanisme
Magnetoreceptie door radicale-paar mechanisme is afhankelijk van licht. Het mechanisme vindt plaats in het netvlies van het oog van de gewervelde dieren. In het netvlies, ingesloten tussen de membranen van de fotoreceptoren of lichtgevoelige cellen[13], bevinden zich de cryptochromen, die tot de groep flavoproteïnen behoren. Het cryptochroom 4 (CRY 4) is bijzonder interessant in deze context aangezien het het enige cryptochroom is dat zich in de ogen van gewervelde dieren bevindt die navigeren met dit soort 'kompas'[13]. De flavoproteïnen bezitten elektronenacceptors of oxidators zoals het Flavina-adenina-dinucleotide (FAD) die verantwoordelijk zijn voor de redoxreacties.[21] FAD ligt diep in het cryptochroom dat enkele aminozuren Tryptofaan (Trp) bevat die belangrijk zijn voor de elektronenoverdracht. Wanneer het cryptochroom door een foton geraakt wordt, springt een elektron van FAD naar de eenheden Tryptofaan die de acceptors zijn.[21] Daarbij worden twee vrije radicalen gevormd die bijzonder reactief zijn.[12] De elektronen van dit radicale paar zijn verstrengeld in hun spin, maar op een zekere afstand van elkaar. De elektronen van dit radicale paar schommelen tussen de toestand van singlet en triplet, waarbij ze respectievelijk of een parallele spin ofwel een tegenovergestelde spin hebben waarop de twee radicalen een chemisch product vormen. Het product is afhankelijk van of er zich een singlet of een triplet voordeed en dat hangt weer af van het Aardmagnetisch veld.[22] Het chemisch product van deze reactie zou een neurotransmitter kunnen zijn, maar dit is nooit aangetoond.[23] Daarmee is de hypothese ontstaan dat de vogel het Aardmagnetisch veld kan zien. Het betreft hier dus niet een kompas gevoelig voor Noord-Zuid zoals in het geval van magnetiet, maar een kompas gevoelig voor 'inclinatie' waarmee het roodborstje of een andere vogel zich kan oriënteren ten opzichte van het Aardmagnetisch veld. Dit veld neemt toe in intensiteit naar de magnetische polen toe. Ook de afbuiging, de inclinatie van het magnetisch veld ten opzichte van het Aardoppervlak, neemt toe naar de polen en is vrijwel nul op de magnetische evenaar. De vogel neemt deze inclinatie en intensiteit waar[24] wat hem toestaat zijn positie te bepalen zowel voor wat betreft de breedtegraad als de lengtegraad ten opzichte van een vertrekpunt.[23] [25]Dit is aangetoond met verschillende trekvogels, waaronder de karekiet.[26]
Magnetoreceptie door middel van het radicale-paar mechanisme, waarbij de elektronen van het paar radicalen verstrengeld zijn, is een kwantummechanisch proces en behoort daarmee tot de kwantumbiologie.[27][28]