Quick – can you tell where north is

Quick – can you tell where north is? Animals as diverse as sea turtles, birds, worms, butterflies and wolves can, thanks to sensing Earth’s magnetic field.
But the magnet-sensing structures inside their cells that allow them to do this have evaded scientists – until now.
A team led by Can Xie’s at Peking University in China has now found a protein in fruit flies, butterflies and pigeons that they believe to be responsible for this magnetic sense.
“It’s provocative and potentially groundbreaking,” says neurobiologist Steven Reppert of the University of Massachusetts who was not involved in the work. “It took my breath away.”
There used to be two competing theories about magnetic sense: some thought it came from iron-binding molecules, others thought it came from a protein called cryptochrome, which senses light and has been linked to magnetic sense in birds.
Xie’s group was the first to guess these two were part of the same system, and has now figured out how they fit together.
“This was a very creative approach,” says Reppert. “Everyone thought they were two separate systems.”
Xie’s team first screened the fruit fly genome for a protein that would fit a very specific bill.
The molecule had to bind iron, it had to be expressed inside a cell instead of on the cell membrane and do so in the animal’s head – where animals tend to sense magnetic fields – and it also had to interact with cryptochrome.


Protein points north
“We found one [gene] fit all of our predictions,” says Xie. They called it MagR and then used techniques including electron microscopy and computer modelling to figure out the protein’s structure.
They found that MagR and cryptochrome proteins formed a cylinder, with an inside filling of 20 MagR molecules surrounded by 10 cryptochromes.
The researchers then identified and isolated this protein complex from pigeons and monarch butterflies.
In the lab, the proteins snapped into alignment in response to a magnetic field. They were so strongly magnetic that they flew up and stuck to the researchers’ tools, which contained iron. So the team had to use custom tools made of plastic.
The team hasn’t yet tried to remove the MagR protein from an animal like a fruit fly to see if it loses its magnetic sense, but Xie believes the proteins work the same way in a living animal.
Although this protein complex seems to form the basis of magnetic sense, the exact mechanism is still to be figured out.
One idea is that when an animal changes direction, the proteins may swing around to point north, “just like a compass needle,” says Xie. Perhaps the proteins’ movement could trigger a connected molecule, which would send a signal to the nervous system.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รวดเร็ว–คุณสามารถบอกที่เหนือ ? สัตว์ทะเลต่าง ๆ เช่น เต่า นก หนอน ผีเสื้อ และหมาป่าก็ขอบคุณสนามแม่เหล็กโลกตรวจจับ .
แต่แม่เหล็กตรวจจับโครงสร้างภายในเซลล์ของพวกเขาที่ช่วยให้พวกเขาทำมันได้หนีนักวิทยาศาสตร์–จนถึงตอนนี้
ทีม นำโดย สามารถ เซี้ย ที่ปักกิ่ง มหาวิทยาลัยในประเทศจีนได้พบโปรตีน ในแมลงวันผลไม้ผีเสื้อและนก ที่พวกเขาเชื่อว่าจะรับผิดชอบความรู้สึกแม่เหล็กนี้ .
" มันเร้าใจ และอาจรวมถึง " กล่าวว่า สตีเว่น เรพเพิร์ทประสาทวิทยาของมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตที่ไม่มีส่วนร่วมในงาน " มันเอาลมหายใจของฉันไป "
เคยมีการแข่งขันสองทฤษฎีเกี่ยวกับความรู้สึกแม่เหล็ก บางคนคิดว่ามันมาจากเหล็กผูก โมเลกุลคนอื่นคิดว่ามันมาจากโปรตีนเรียกว่าคริปโตโครม ซึ่งความรู้สึกเบาและถูกเชื่อมโยงกับความรู้สึกแม่เหล็กในนก .
เซี่ยกลุ่มเป็นคนแรกที่คิดว่าสองคนนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบเดียวกัน และตอนนี้ได้รู้แล้วว่าพวกเขาพอดีกัน
" นี่เป็นแนวคิดที่สร้างสรรค์มาก " บอกว่า เรพเพิร์ท . " ทุกคนคิดว่าพวกเขาเป็นสองระบบที่แยกต่างหาก . "
ทีมเซี่ยก่อนฉายจีโนมแมลงวันผลไม้เป็นโปรตีนที่เหมาะกับรายการที่เฉพาะเจาะจงมาก .
โมเลกุลมีการผูกเหล็ก มันได้ถูกแสดงในเซลล์แทนบนเยื่อเซลล์และในสัตว์ ( หัวที่สัตว์มีแนวโน้มที่จะรู้สึกและสนามแม่เหล็ก และมันก็มีโต้ตอบกับคริปโตโครม .



โปรตีนจุดเหนือ" เราพบหนึ่ง [ ยีน ] พอดีทั้งหมดของการคาดคะเนของเรา , " says Xie พวกเขาเรียกมัน magr แล้วใช้เทคนิคจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และคอมพิวเตอร์ รวมทั้งการคิดโครงสร้างของโปรตีน และโปรตีน
พวกเขาพบว่า magr คริปโตโครมรูปแบบที่ทรงกระบอก ที่ภายในบรรจุ 20 magr โมเลกุลที่ล้อมรอบด้วย 10
cryptochromes .นักวิจัยจากนั้นระบุและแยกโปรตีนที่ซับซ้อนนี้จากนกพิราบและพระมหากษัตริย์ผีเสื้อ
ในห้องแล็บ , โปรตีน snapped ในแนวในการตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก พวกเขาจึงขอแม่เหล็กที่พวกเขาบินมาติดกับ นักวิจัย ' เครื่องมือซึ่งประกอบด้วยเหล็ก เพื่อให้ทีมงานได้ใช้เครื่องมือที่กำหนดเองทำจากพลาสติก
ทีมที่ยังไม่ได้พยายามที่จะเอา magr โปรตีนจากสัตว์ เช่น ผลไม้บินดู ถ้ามันแพ้แม่เหล็กความรู้สึกของมัน แต่เซี่ยเชื่อว่าโปรตีนทำงานวิธีเดียวกันในสัตว์มีชีวิต .
แม้ว่าโปรตีนซับซ้อนดูเหมือนว่าจะเป็นพื้นฐานของความรู้สึกแม่เหล็ก , กลไกที่แน่นอนยังต้องคิดออก .
ความคิดหนึ่งก็คือว่า เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางของสัตว์ ,โปรตีนอาจแกว่งรอบจุดเหนือ " เหมือนเข็มทิศเข็ม กล่าวว่า " เซี่ย . บางทีโปรตีน ' เคลื่อนไหวสามารถกระตุ้นโมเลกุลเชื่อมต่อกัน ซึ่งจะส่งสัญญาณไปยังระบบประสาท .