Giftiges Molekül hilft Vögeln bei Orientierung

Ein Forscherteam der University of Illinois hat festgestellt, dass ein giftiges Molekül, das Schäden an Zellen anrichtet, eine wesentliche Rolle dabei spielt, Vögeln die Orientierung möglich zu machen.

Cryptochrom ist ein Blaulicht-Photorezeptor, der in Pflanzen, aber auch in Augen von Vögeln und anderen Tieren vorhanden ist. An dieser Studie hat auch der Physiker Klaus Schulten teilgenommen, der 2000 erstmals über die Rolle des Moleküls für die Orientierung bei Vögeln berichtet hat.

Die Entdeckung, dass das Molekül giftig ist, ist allerdings rein zufällig erfolgt, wie Schulten im Fachmagazin Biophysical Journal berichtet. Cryptochrom ist ein so genanntes Superoxid, eine reaktionsfreudige Sauerstoffspezies. Der Mitarbeiter Ilia Solov'yov vom Frankfurt Institute for Advanced Studies http://fias.uni-frankfurt.de , der nicht wusste, dass das Superoxid toxisch war, nahm es zunächst als ideales Molekül für biochemische Prozesse wahr.

Als Solov'yov zeigte, dass das Superoxid dafür gut geeignet war, stand Schulten der Idee zuerst ablehnend gegenüber. „Aber dann habe ich entdeckt, dass die Giftigkeit des Superoxids wesentlich für seine Rolle war“, so Schulten. Der Körper habe viele Mechanismen um die Konzentrationen von Superoxiden zu reduzieren und so den schädigenden Einflüssen zu entkommen.

Der Clou dabei ist dennoch die genau richtige Konzentration dieses Moleküls, um den biochemischen Kompass effektiv zu machen, so Schulten. Die Toxizität sei wahrscheinlich auch der Grund dafür, warum Menschen, die Blaulichtrezeptoren in ihrer Netzhaut haben, dennoch nicht über diese Fähigkeit verfügen, elektromagnetische Felder wahr zu nehmen. „Der menschliche Körper bleibt da lieber auf der sicheren Seite. Wahrscheinlich hat in der Human-Evolution die Langlebigkeit über die Orientierungsfähigkeit gesiegt“, meint Schulten.

Ganz genau ist die Rolle und Wirksamkeit des Moleküls nicht geklärt. Bekannt ist, dass es bei Zugvögeln in speziellen Zelltypen der Retina konzentriert ist. Schulten hat entdeckt, dass magnetische Felder chemische Reaktionen beeinflussen können, wenn diese schnell genug sind, um von der reinen Quantenmechanik beeinflusst zu werden.

„Vor unserer Arbeit haben wir angenommen, dass so etwas unmöglich ist, weil magnetische Felder mit Molekülen so schwach interagieren“, meint Schulten. Solche chemischen Reaktionen umfassen etwa Transfers von Elektronen. „Veränderungen des elektromagnetischen Feldes, wie eben die Änderung der Flugrichtung von Zugvögeln, scheinen den biochemischen Kompass im Auge des Vogels zu ändern.“