Schon seit Jahrtausenden nutzen Menschen Tauben als Postboten. Denn dank ihres hervorragenden Orientierungssinnes finden Tauben selbst über Hunderte Kilometer hinweg den Weg nach Hause. Wie genau die Vögel navigieren, ist aber bis heute nicht vollständig geklärt. Frühere Studien haben bereits nahe gelegt, dass die Tauben dank spezieller Rezeptoren im Auge das Magnetfeld der Erde quasi „sehen“ können. Andere deuteten auf einen Magnetsinn in der Oberhaut des Schnabels sowie im Innenohr hin.
Magnetische Zellen in der Leber
Nun ist ein Team um Clivia Lisowski von der Universität Bonn auf einen weiteren möglichen Sitz des Magnetsinns der Tauben gestoßen: in den Immunzellen der Leber. Für ihre Studie untersuchten die Forschenden verschiedene Gewebe von Tauben auf Zellen hin, die auf Magnetfelder reagieren. Dabei stellten sie fest, dass sich eisenhaltige Zellen auch in der Leber finden und dort viel häufiger vorkommen als beispielsweise in den Augen, dem Schabel oder dem Gehirn der Vögel.
Eine genauere Analyse ergab, dass sich die Eisenionen in der Leber vor allem in einer bestimmten Klasse von Immunzellen anreichern, den Makrophagen. Diese Fresszellen bauen Krankheitserreger sowie Zellfragmente ab – darunter auch die eisenhaltigen Überreste roter Blutkörperchen. „Das Eisen in den Makrophagen ist in Oxid-Nanopartikeln kristallisiert, was die Zellen superparamagnetisch macht und sie auf Magnetfelder reagieren lässt“, erklärt Co-Autor Ulf Wiedwald von der Universität Duisburg-Essen.
Doppelte Absicherung für die Orientierung
Um herauszufinden, ob die eisenhaltigen Makrophagen tatsächlich eine Rolle für den Magnetsinn der Tauben spielen, trainierte das Team einige Tiere darauf, über eine Distanz von rund 20 Kilometern zu ihrem Taubenschlag am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Konstanz zurückzukehren. Dabei verfolgten sie die Tiere jeweils per GPS. Als alle Tauben den Weg zuverlässig gefunden hatten, spritzten sie einigen von ihnen ein Gift, das die Makrophagen abtötet und damit die mutmaßlichen Magnetsensoren entfernt. Und tatsächlich: Schickten die Forschenden diese Tauben bei bewölktem Himmel erneut auf die Reise, flogen sie orientierungslos in verschiedene Richtungen und fanden nicht zu ihrem Taubenschlag zurück. Bei gutem Wetter dagegen navigierten die Vögel offenbar nach der Sonne und kehrten ebenso sicher zum Taubenschlag zurück wie ihre Artgenossen aus der Kontrollgruppe.
„Unsere Studie enthüllt einen bisher unbekannten Mechanismus der magnetischen Wahrnehmung bei Tieren“, sagt Co-Autor Martin Wikelski vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie. Auf der Suche nach einer mechanistischen Erklärung stellten die Forschenden fest, dass die eisenreichen Makrophagen in der Nähe von Nervenfasern sitzen, die Informationen ans Gehirn vermitteln. „Diese Ergebnisse liefern den ersten Beweis dafür, wie das Erdmagnetfeld im Körper wahrgenommen und an das Gehirn weitergeleitet werden kann, um die Bewegung zu steuern“, erklärt Lisowski. Wie genau die Zellen die Signale codieren und wie diese im Gehirn verarbeitet werden, ist allerdings noch unklar.
In einem begleitenden Kommentar weisen Simon Spiro von der Zoological Society of London und Hal Drakesmith von der University of Oxford, die nicht an der Studie beteiligt waren, darauf hin, dass bereits mehrere Studien jeweils unterschiedliche Sitze des Magnetsinns bei Tauben gefunden haben wollen. „Obwohl jede von ihnen eine eigene Erkennungsmethode und unterschiedliche anatomische Orte impliziert, ist es jahrzehntelanger Forschung nicht gelungen, die der Magnetorezeption zugrunde liegenden Mechanismen genau zu bestimmen“, schreiben sie. Aus ihrer Sicht deutet das darauf hin, dass je nach Situation mehrere sich ergänzende Prozesse im Spiel sein könnten. „Tatsächlich könnte es sinnvoll sein, mehr als einen Weg zu haben, um im Dunkeln nach Hause zu finden.“
Clivia Lisowski (Universität Bonn) et al., Science, doi: 10.1126/science.ady2486
