أسرار هجرة الطيور.. كيف تقطع الطيور المهاجرة آلاف الأميال بدقة مدهشة؟ حاسة مغناطيسية

قطع فريق من علماء الأحياء بقيادة جامعة أولدنبورج في ألمانيا مؤخرًا خطوات كبيرة في فهم كيفية تنقل الطيور المهاجرة بدقة ملحوظة.

وركز البحث، الذي شمل أيضًا خبراء من معهد أبحاث الطيور “Vogelwarte Helgoland” ، على دور بروتين معين في عيون الطيور، والذي يُعتقد أنه مستقبل مغناطيسي رئيسي يمكّن من هذه الملاحة.

الأساس الجيني لكيفية تنقل الطيور

قارن الباحثون جينومات عدة مئات من أنواع الطيور، ولاحظوا تغيرات تطورية ملحوظة في الجين الذي يشفر بروتين الكريبتوكروم 4، ووجدوا أن مجموعات معينة من الطيور فقدت هذا الجين تمامًا.

وقالت ميريام ليدفوجل، كبيرة الباحثين ومديرة معهد أبحاث الطيور: “يشير هذا إلى أن البروتين مهم للتكيف مع ظروف بيئية محددة”، “وقد لوحظ نمط مماثل في البروتينات الحسية الأخرى مثل الأصباغ الحساسة للضوء في العين.”

الاستقبال المغناطيسي عند الطيور

كشفت الأبحاث السابقة، أن الاستقبال المغناطيسي لدى الطيور يرتبط بعملية ميكانيكية كمومية معقدة في شبكية العين .

على سبيل المثال، اقترحت دراسة أجريت عام 2021 أن الكريبتوكروم 4 هو المستقبل المغناطيسي المحتمل، مما يوضح أنه موجود في شبكية العين ويستجيب للمجالات المغناطيسية بتأثير كمي، وهي قدرة أكثر وضوحًا في طائر أبو الحناء مقارنة بالطيور غير المهاجرة مثل الدجاج والحمام.

أوضحت المؤلفة الرئيسية كورينا لانجبراك، الباحثة في معهد أبحاث الطيور، “وبالتالي، فإن السبب الذي يجعل الكريبتوكروم 4 أكثر حساسية في أبو الحناء مقارنة بالدجاج والحمام يجب العثور عليه في تسلسل الحمض النووي للبروتين”، “ربما تم تحسين التسلسل من خلال العمليات التطورية في هذه الطيور المهاجرة الليلية.”

دور التشفير 4

في الدراسة الحالية، قام الفريق بفحص جينات الكريبتوكروم 4 في 363 نوعًا من الطيور، بدءًا من طائر الكيوي المرقط الصغير وحتى العصفور المغرد.

قارن الباحثون المعدل التطوري للكريبتوكروم 4 مع معدل البروتينات الأخرى ذات الصلة، ووجدوا أنه في حين أن الكريبتوكرومات الأخرى قد تغيرت قليلاً بمرور الوقت بسبب دورها الحاسم في تنظيم الساعة الداخلية، فقد أظهر الكريبتوكروم 4 تقلبًا عاليًا، يشير هذا التباين إلى وجود وظيفة متخصصة، من المحتمل أن تكون بمثابة مستقبل مغناطيسي.

وقالت ليدفوجل: “لوحظ نمط مماثل في البروتينات الحسية الأخرى مثل الأصباغ الحساسة للضوء في العين”، يبدو أن البروتين قد خضع لانتقاء سريع، خاصة بين الطيور العابرة، مما يدعم دوره المتخصص في الاستقبال المغناطيسي.

آليات بديلة للاستقبال المغناطيسي

ومن المثير للاهتمام أن الدراسة وجدت أيضًا أن ثلاثة أنواع من الطيور الاستوائية – الببغاوات، والطيور الطنانة، والطيراني (suboscines)، المعروفة باسم الطغاة – فقدت جين الكريبتوكروم 4، مما يشير إلى أنه قد لا يكون ضروريًا لبقائها.

نظرًا لأن بعض الطغاة مهاجرون لمسافات طويلة، فإن افتقارهم إلى الكريبتوكروم 4 يمثل فرصة لاستكشاف آليات بديلة للاستقبال المغناطيسي.

هل تتنقل بعض الطيور دون أي حاسة مغناطيسية؟

وأوضحت لانجيبريك: “حقيقة أنها، على عكس أبو الحناء، لا تحتوي على الكريبتوكروم 4، تجعلها نظامًا مثاليًا لدراسة الفرضيات المختلفة حول الاستقبال المغناطيسي”.

والسؤال الرئيسي هو ما إذا كان Tyranni قد طور حاسة مغناطيسية تعمل بدون بروتين الكريبتوكروم 4، أو ما إذا كان بإمكانهم التنقل دون الاعتماد على أي حاسة مغناطيسية على الإطلاق.

بالإضافة إلى ذلك، من الممكن أن تعكس قدرات الاستشعار المغناطيسي الخاصة بهم تلك الموجودة في أبو الحناء، والتي تعتمد على الضوء ويمكن أن تتأثر بعوامل خارجية مثل موجات الراديو.

وأضافت: “السيناريوهان الأولان من شأنه أن يدعم بقوة فرضية الكريبتوكروم 4، في حين أن السيناريو الثالث سيشكل مشكلة للنظرية”.

الاستقبال المغناطيسي وملاحة الطيور

للمضي قدمًا، يخطط فريق البحث لدراسة التوجه المغناطيسي في Tyranni لفهم وظيفة الكريبتوكروم 4 بشكل أفضل وأهميته في الاستقبال المغناطيسي بين الطيور المهاجرة.

لا يؤدي هذا البحث إلى تعميق فهمنا للملاحة عند الطيور فحسب، بل يفتح أيضًا آفاقًا جديدة لاستكشاف التكيفات التطورية في الإدراك الحسي.

المزيد عن كيفية تنقل الطيور

تتمتع الطيور المهاجرة بقدرات رائعة على التنقل عبر مسافات شاسعة، وغالبًا ما تسافر آلاف الأميال بين مناطق التكاثر ومناطق الشتاء، تُعزى مهاراتهم الملاحية إلى مجموعة متنوعة من الآليات:

بوصلات الشمس والنجمة

تستخدم الطيور الشمس كبوصلة، يمكنهم قياس الوقت من اليوم وضبط اتجاه طيرانهم بناءً على موقع الشمس في السماء.

أثناء الهجرة الليلية، تستخدم العديد من الطيور النجوم للتنقل، يمكنهم التعرف على الأبراج واستخدامها للحفاظ على مسار رحلتهم.

الطيور حساسة للمجال المغنطيسي الأرضي للأرض، لديهم مستقبلات مغناطيسية تسمح لهم باستشعار المجالات المغناطيسية، مما يساعدهم على تحديد خطوط الطول والعرض للتوجيه.

أنماط الضوء المستقطبة والمعالم

تستطيع الطيور اكتشاف أنماط الضوء المستقطبة في السماء، والتي تكون أبرز عند شروق الشمس وغروبها.

يمكن أن تساعد هذه الأنماط في معايرة بوصلاتها الداخلية.

بالنسبة للطيور التي تطير على ارتفاعات منخفضة، يمكن أن تكون المعالم المادية مثل الأنهار والجبال والسواحل بمثابة أدلة.

الإشارات الشمية

تشير بعض الأبحاث إلى أن بعض الطيور قد تستخدم أيضًا إشارات شمية، مثل شم طريقها على طول طرق هجرتها.

نُشرت الدراسة في مجلة Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences .