Учёные из Кембриджского университета и берлинского центра Гельмгольца обнаружили возможные следы древнейшей системы навигации у животных, работавшей за счёт магнитного поля Земли. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment. Полученные данные могут пролить свет на то, как современные птицы, рыбы и другие существа научились ориентироваться в пространстве с помощью магниторецепции.
Материалом для работы послужили крошечные магнитные окаменелости возрастом около 97 миллионов лет, сохранившиеся в древних донных отложениях. Эти структуры, известные как магнитофоссилы, по форме напоминают наконечники копий, веретёна, пули и иглы, а их размер не превышает бактериальную клетку. Биологическое происхождение образований не вызывает сомнений, однако какой именно организм их создал и зачем, до сих пор оставалось загадкой.
Специалисты впервые получили трёхмерные изображения магнитной структуры внутри окаменелостей. Анализ показал, что их строение было оптимально приспособлено для определения как направления, так и напряжённости магнитного поля Земли. По словам профессора Рича Харрисона из отдела наук о Земле Кембриджского университета, возглавившего исследование, теперь ясно, что существо, оставившее эти магнитофоссилы, скорее всего, обладало способностью к точной навигации.
Магниторецепция остаётся одним из наименее изученных чувств в природе. Птицы, рыбы и насекомые способны преодолевать огромные расстояния, ориентируясь по магнитному полю планеты, но биологические механизмы этого процесса до конца не понятны. Одна из ведущих гипотез связывает его с магнетитом — минералом, образующим мельчайшие кристаллы в теле животного, которые выстраиваются вдоль силовых линий поля и работают как микроскопические стрелки компаса.
Изученные окаменелости были подняты со дна Северной Атлантики и оказались примерно в 10–20 раз крупнее магнитных частиц, которые используют бактерии. Ранее предполагалось, что столь большие структуры могли служить защитными шипами, однако компьютерное моделирование указывало на их более сложные магнитные свойства. Новый метод визуализации позволил увидеть, как внутри окаменелости располагаются магнитные моменты: они закручиваются спиралью вокруг центральной оси, образуя вихрь, похожий на торнадо. По мнению Харрисона, такая вихревая структура исключительно удобна для навигации — она реагирует на малейшие изменения напряжённости поля и позволяет определять положение по широте и долготе.
Одним из возможных создателей окаменелостей Харрисон называет угрей, которые появились около 100 миллионов лет назад и совершают многотысячекилометровые миграции из пресных вод в Саргассово море. В их тканях находили частицы магнетита, хотя напрямую сфотографировать их пока не удалось из-за крайне малых размеров. Как отметил Серхио Валенсия из центра Гельмгольца, в работе участвовали специалисты разных областей, объединившие усилия, чтобы понять возможное назначение этих магнитофоссилов. Хотя организм, создавший структуры, ещё не установлен, сами окаменелости могут отражать важный этап эволюции навигационных способностей животных. Исследование частично поддержали Евросоюз, Европейский исследовательский совет и Лондонское королевское общество.