Bagaimana merpati bisa terbang ratusan mil dan tetap menemukan jalannya telah membuat penasaran para ilmuwan selama beberapa dekade. Penelitian baru menunjukkan jawabannya mungkin terletak pada tempat yang tidak terduga: hati.
Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan di Sainsmerpati dapat menggunakan sel kekebalan khusus di hati mereka untuk mendeteksi medan magnet bumi, memberi mereka sistem navigasi internal.
Para peneliti telah menemukan bahwa sel-sel ini, yang disebut makrofag, mengumpulkan zat besi sambil memecah sel darah merah tua. Besi memberi sel sifat magnetis unik yang memungkinkan sel merespons medan magnet planet. Ketika sel-selnya dilepas, merpati kesulitan menemukan jalan pulang, yang menunjukkan peran navigasi yang sebelumnya tidak diketahui.
“Kami sama sekali tidak menyangka bahwa sel kekebalan bertindak sebagai sensor medan magnet. Hasil kami mengungkapkan mekanisme persepsi magnetis yang sebelumnya tidak diketahui pada hewan,” kata Profesor Christian Kurts, direktur Institut Kedokteran Molekuler dan Imunologi Eksperimental di Rumah Sakit Universitas Bonn dan salah satu penulis senior studi tersebut.
“Apa yang tampak seperti ‘naluri’ dalam navigasi burung sebenarnya memiliki dasar fisik,” tambah Profesor Martin Wikelski, direktur Institut Perilaku Hewan Max Planck dan salah satu penulis utama studi tersebut.
Pencarian panjang rasa magnetis burung
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa merpati pos dan burung migran menggunakan medan magnet bumi sebagai salah satu alat navigasi. Namun, bagaimana tepatnya hewan mendeteksi bidang ini masih menjadi salah satu misteri biologi terbesar.
Selama bertahun-tahun, para peneliti telah mengajukan beberapa kemungkinan. Beberapa teori menyatakan bahwa burung dapat mendeteksi medan magnet melalui molekul peka cahaya di matanya. Yang lain melaporkan adanya partikel magnet kecil di paruh mereka. Meskipun telah dilakukan penelitian selama bertahun-tahun, tidak ada ide yang mendapat konfirmasi eksperimental yang kuat.
Studi baru ini menawarkan penjelasan berbeda, menggabungkan keahlian imunologi, fisika, dan perilaku hewan. Tim peneliti termasuk ilmuwan dari Universitas Bonn, Rumah Sakit Universitas Bonn, Universitas Duisburg-Essen dan Institut Perilaku Hewan Max Planck (MPI-AB).
Sel hati yang kaya zat besi menunjukkan sifat magnet yang kuat
Untuk menentukan di mana penginderaan magnetik mungkin terjadi, para peneliti mengamati beberapa organ yang sebelumnya terkait dengan magnetoreception, termasuk mata, paruh, dan otak. Mereka juga menganalisis hati dan limpa menggunakan teknik yang dikenal sebagai “magnetometri sampel getar” dan “pemisahan sel magnetik”.
“Kami memiliki petunjuk bahwa hati dan limpa memiliki sifat magnetis, karena mereka memecah sel darah merah dan dengan demikian menyimpan banyak zat besi di dalam tubuh,” jelas penulis pertama Dr. Clivia Lisowski, dari Universitas Bonn dan Rumah Sakit Universitas Bonn, yang memimpin penelitian imunologi.
Hasilnya sangat mengejutkan. Dari semua jaringan yang diteliti, hati mengandung konsentrasi zat besi tertinggi dan menghasilkan respons magnet terkuat.
“Besi dikristalisasi menjadi nanopartikel oksida yang membuat sel menjadi superparamagnetik dan responsif terhadap medan magnet. Sejauh ini kami menemukan respons magnet terkuat di jaringan hati,” tambah Profesor Ulf Wiedwald, dari Universitas Duisburg-Essen.
Penyelidikan lebih lanjut mengungkapkan bahwa makrofag hati bertanggung jawab atas sifat magnetik ini.
Pengalaman browsing mengungkapkan peran penting
Para peneliti kemudian menguji apakah makrofag benar-benar mempengaruhi navigasi.
Di MPI-AB di Konstanz, Jerman, merpati dilatih untuk kembali ke kandangnya dari lokasi yang jaraknya lebih dari dua puluh kilometer. Para ilmuwan mengeluarkan makrofag dari hati dan memantau kinerja burung.
Hasilnya tergantung pada cuaca. Pada hari-hari mendung, ketika matahari tersembunyi, merpati yang kekurangan makrofag kehilangan arah dan kesulitan untuk kembali ke rumah. Namun, pada hari-hari cerah, mereka kembali dengan sukses, mungkin mengandalkan matahari sebagai petunjuk navigasi dan bukan medan magnet bumi.
Hasil ini menunjukkan bahwa burung menggunakan informasi magnetik serta sinyal matahari untuk mengarahkan dirinya selama penerbangan.
Bagaimana sinyal magnetik bisa mencapai otak
Setelah membangun hubungan antara sel-sel hati dan navigasi, para peneliti mencari cara agar informasi dapat sampai ke otak.
Dengan menggunakan mikroskop elektron, mereka menemukan bahwa makrofag kaya zat besi ditemukan di dekat serabut saraf. Susunan ini menunjukkan kemungkinan rute dimana informasi magnetik dapat ditransmisikan dari hati ke sistem saraf dan akhirnya ke otak.
Lisowski mengatakan: “Hasil ini memberikan bukti nyata pertama tentang bagaimana medan magnet bumi dapat dirasakan di dalam tubuh dan dikirim ke otak untuk memandu pergerakan. »
Studi ini menyatukan beberapa proses biologis yang sudah ada, termasuk metabolisme zat besi dan komunikasi antara sistem kekebalan dan saraf, untuk menjelaskan bagaimana hewan dapat mendeteksi medan magnet.
“Navigasi hewan adalah salah satu fenomena alam yang paling menarik,” kata Wikelski. “Jika sel kekebalan menjadi bagian dari cara burung mendeteksi arah, hal ini akan mengubah cara kita memahami navigasi secara mendasar.”
Implikasinya melebihi burung
Meskipun hasilnya menjawab pertanyaan-pertanyaan penting, masih banyak yang tersisa. Para peneliti belum menentukan secara pasti bagaimana otak memproses sinyal dari sel-sel tersebut.
Penemuan ini juga bisa mempunyai implikasi yang lebih luas, tidak hanya pada merpati. Hewan seperti hiu diketahui bergerak secara efisien tanpa bergantung pada cahaya, sehingga menunjukkan bahwa mekanisme serupa mungkin terjadi pada spesies lain.
Para peneliti berpendapat bahwa banyak hewan, dan bahkan mungkin manusia, mungkin merespons medan magnet dengan cara yang belum sepenuhnya dipahami.
