Roodborst ‘ziet’ aardmagnetisch veld met netvlies

Biologie Hoe gebruiken trekvogels het aardmagnetisch veld om te navigeren? Met een eiwit in hun netvlies, zo blijkt in een reageerbuis.

Roodborsten trekken vooral ’s nachts met enkel het licht van de sterren, de maan en hooguit van ochtend- of avondschemer.
Roodborsten trekken vooral ’s nachts met enkel het licht van de sterren, de maan en hooguit van ochtend- of avondschemer. Foto Getty Images

Vogels en andere dieren, zoals vissen en zeeschildpadden, trekken soms duizenden kilometers. Ze navigeren – meestal probleemloos – zonder gps. Veel van hen gebruiken hierbij het aardmagnetisch veld om zich te oriënteren. Hoe ze in staat zijn dit zwakke magnetische veld waar te nemen is nog altijd een raadsel. Nieuw onderzoek lijkt de oplossing een stapje dichterbij te brengen. Het suggereert dat het magnetische zintuig van trekvogels zoals roodborstjes zijn oorsprong kan vinden in een lichtgevoelig eiwit in het oog.

Om dit te onderzoeken sloeg een internationale groep van biologen, chemici en fysici de handen ineen. Ze testten een ruim veertig jaar oude theorie die stelt dat een lichtgevoelig molecuul via een quantumchemisch proces reageert op het aardmagnetisch veld. Hiervoor keken ze naar het lichtgevoelige eiwit genaamd cryptochroom 4 (CRY4) uit het netvlies van Europese roodborstjes. Dit eiwit is ook aanwezig in andere vogels, vissen en amfibieën, die ook reageren op magnetische velden. Hun resultaten verschenen woensdag in Nature.

Kippen en duiven

De onderzoekers isoleerden het eiwit CRY4 van roodborstjes en toonden aan dat het gevoelig is voor magnetische velden. Dat werkt als volgt: als je licht op CRY4 schijnt, dan wordt dit eiwit geactiveerd waardoor elektronen door het molecuul kunnen hoppen. Die rangschikking van elektronen zorgt voor het ontstaan van een zogeheten ‘radicaal paar’, dat zijn twee moleculen die allebei een oneven aantal elektronen hebben. Deze radicale paren zijn gevoelig voor magneetvelden. Als het magneetveld verandert, dan zorgen de radicale paren dat het CRY4-eiwit een klein beetje verandert. De chemici uit de onderzoeksgroep lieten met hun experimenten overtuigend zien dat de elektronen inderdaad door het eiwit hoppen, precies zoals de theorie voorspelt, en dat de radicale paren reageren op de aanwezigheid van een magneetveld.

Ter vergelijking keken de onderzoekers ook naar CRY4-eiwitten van kippen en duiven, die geen trekvogels zijn, maar die wel dit lichtgevoelige eiwit hebben. Het CRY4 van kippen en duiven bleek veel minder gevoelig voor magneetvelden.

Het onderzoek toont hiermee aan dat een eiwit uit het netvlies van roodborstjes gevoelig is voor het aardmagnetisch veld. „Het is spannend en goed uitgevoerd”, zegt David Lentink van de Rijksuniversiteit Groningen die onderzoek doet naar de manier waarop vogels navigeren. Volgens hem is het vooral een scheikundig artikel, waarbij uitsluitend is gekeken naar geïsoleerde moleculen in reageerbuisjes onder kunstmatig zonlicht.

Werkt het ook als er heel weinig licht valt op het netvlies van een roodborst?

Het is dus nog geen glashard bewijs dat deze moleculen onderdeel zijn van een magnetisch zintuig dat trekvogels gebruiken om te navigeren op het aardmagnetisch veld. Dit beamen de onderzoekers in hun artikel.

„Een mooie volgende stap zou zijn om te kijken of dit ook werkt met licht zoals dat ’s nachts op het netvlies van een roodborstje valt”, zegt Lentink. Roodborstjes zijn namelijk vogels die vooral ’s nachts trekken met enkel het licht van de sterren, de maan en hooguit van ochtend- of avondschemer. Daarna zal dit onderzoek de overstap van de chemie naar de biologie moeten maken door te bestuderen wat er gebeurt op het niveau van netvliescellen en tijdens de vlucht. Want hoewel er in experimenten is aangetoond dat over de grond hoppende vogels reageren op magneetvelden, zal het uiteindelijk pas zeker zijn dat ze gebruikmaken van een magnetisch zintuig voor hun navigatie als dit wordt aangetoond tijdens de trek.