Seit Jahrzehnten erforschen Wissenschaftler, wie sich Tiere unterwegs bei Dunkelheit orientieren – insbesondere bei großen Wanderungen etwa von Vögeln. Zwar gilt seit langem als sicher, dass Tiere sich nach dem Magnetfeld der Erde richten können – aber bislang war unklar, wie sie das genau tun. Nun stellt eine deutsche Forschungsgruppe im Fachjournal "Science" für Tauben ein völlig überraschendes Resultat vor.
Demnach sitzt der innere Kompass der Tiere weder im Gehirn noch im Auge oder im Schnabel, sondern wohl in der Leber. Dort gibt es spezielle Immunzellen – sogenannte Makrophagen –, die alte rote Körperchen abbauen. Dabei reichern diese Zellen viel Eisen an, womit sie möglicherweise auf Magnetfelder reagieren können.
"Eines der faszinierendsten Phänomene in der Natur"
"Wir hätten überhaupt nicht erwartet, dass Immunzellen wie Sensoren für Magnetfelder wirken", sagt der Direktor des Instituts für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie des Universitätsklinikums Bonn, einer der Studienleiter. "Unsere Ergebnisse enthüllen einen bisher unbekannten Mechanismus der magnetischen Wahrnehmung bei Tieren."
"Die Navigation von Tieren ist eines der faszinierendsten Phänomene in der Natur", sagt ein weiterer Studienleiter, Martin Wikelski, Direktor am Konstanzer Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie. Umso erstaunlicher ist es, dass bisher ungeklärt ist, wie etwa Zugvögel und Brieftauben das tun. Konkurrierende Theorien vermuteten, dass Vögel Magnetfelder durch lichtempfindliche Moleküle im Auge oder mithilfe winziger magnetischer Partikel im Schnabel wahrnehmen könnten.
Eisenreiche Makrophagen sitzen in der Nähe von Nervenfasern
In der aktuellen Studie untersuchte das Team verschiedene Organe auf die Fähigkeit der Magnetwahrnehmung, darunter Gehirn, Augen und Schnabel, aber auch Leber und Milz. "Wir hatten einige Hinweise darauf, dass Leber und Milz magnetische Eigenschaften besitzen, da sie rote Blutkörperchen abbauen und somit viel Eisen im Körper speichern", sagt Erstautorin Clivia Lisowski vom Universitätsklinikum Bonn. Von den analysierten Geweben wies die Leber die höchste Eisenkonzentration auf.
"Eisen ist in Oxid-Nanopartikeln kristallisiert, was die Zellen superparamagnetisch macht und sie auf Magnetfelder reagieren lässt", sagt Co-Autor Ulf Wiedwald von der Universität Duisburg-Essen. Untersuchungen per Elektronenmikroskop ergaben, dass die eisenreichen Makrophagen in der Nähe von Nervenfasern sitzen. Möglicherweise könnten die Informationen zum Magnetfeld auf diesem Weg das Gehirn erreichen.
Möglicherweise gilt das Prinzip auch für Fledermäuse und Haie
Weitere Versuche bestätigten die Resultate: So fanden Brieftauben mit geschädigten Makrophagen an bewölkten Tagen den knapp 20 Kilometer weiten Weg nach Hause nicht – sondern nur dann, wenn die Sonne schien. "Diese Ergebnisse liefern den ersten konkreten Beweis dafür, wie das Erdmagnetfeld im Körper wahrgenommen und an das Gehirn weitergeleitet werden kann, um die Bewegung zu steuern", bilanziert Lisowski. Möglicherweise könnte dieses Prinzip auch für Tiere gelten, die in der Dunkelheit unterwegs seien, schreibt das Team und verweist unter anderem auf Fledermäuse und Haie.
In einem "Science"-Kommentar schreiben Simon Spiro von der Zoological Society of London und Hal Drakesmith von der University of Oxford von einer provokanten Studie, die Fragen aufwerfe. Möglicherweise könne es verschiedene lichtunabhängige Mechanismen geben, schreiben sie. "Tatsächlich wäre es schlau, mehr als eine Möglichkeit zu haben, im Dunkeln nach Hause zu finden."
