Güvercinlerin Navigasyon Sırrı Çözüldü: Karaciğerdeki Manyetik Hücreler Yön Bulduruyor

Bonn Üniversitesi, Bonn Üniversite Hastanesi ve Max Planck Hayvan Davranışı Enstitüsü'nden bilim insanlarının öncülük ettiği uluslararası bir araştırma ekibi, göçmen güvercinlerin (Columba livia domestica) karaciğerlerinde, Güneş'in görünmediği durumlarda navigasyon için kritik rol oynayan "süpermanyetik makrofajlar" tespit etti. Fiziksel, morfolojik, fonksiyonel ve genomik analizlerin kullanıldığı bu çalışma, hayvanların manyetik algılama (manyetoresepsiyon) yeteneklerine dair tamamen yeni ve şaşırtıcı bir mekanizmayı gün yüzüne çıkardı.

Doğadaki birçok hayvan türü için konum belirleme ve hedef rotayı koruma yeteneği, hayatta kalmanın temel şartlarından biridir. Saha çalışmaları, özellikle görsel ipuçlarının yetersiz veya güvenilmez olduğu durumlarda, birçok türün yön bulmak için Dünya'nın manyetik alanına güvendiğini göstermiştir. Kuşlar, bu yeteneğin araştırılmasında temel model teşkil etmektedir. Örneğin, göçmen ötücü kuşlar, gece uçuşlarında veya gökyüzünün bulutlarla kaplı olduğu durumlarda bile yüzlerce kilometre boyunca manyetik olarak kalibre edilmiş bir uçuş yönünü koruyabilmektedir.

Göçmen güvercinlerin konumlarını belirlemek için görsel işaret noktaları ve çevresel kokuları birleştirdiği, aynı zamanda manyetik bilgilerden yararlandığı bilinmektedir. Kuşlar, seçtikleri rotada kalmak için ya bir güneş pusulası ya da bağımsız olarak çalışabilen bir manyetik pusula kullanırlar. Ancak, iyi tanımlanmış reseptör organlarına sahip diğer omurgalı duyusal sistemlerinin aksine, manyetoresepsiyon mekanizmaları on yıllardır süren yoğun araştırmalara rağmen gizemini korumuş ve bilim dünyasında geniş tartışmalara konu olmuştur.

Bonn Üniversite Hastanesi'nden Profesör Christian Kurts, bağışıklık sistemi hücrelerinin manyetik alanlar için bir sensör görevi görmesini beklemediklerini belirterek, sonuçların hayvanlarda manyetik algılama için daha önce bilinmeyen bir mekanizmayı ortaya çıkardığını vurguladı. Araştırmacılar, güvercinlerin karaciğerlerinde, Dünya'nın jeomanyetik alanına yanıt verecek kadar güçlü manyetik özellikler taşıyan özelleşmiş bağışıklık hücreleri olan makrofaj popülasyonlarını tanımladılar.

Deneyler sırasında, bu özel hücreler deneysel olarak ortadan kaldırıldığında, bulutlu gökyüzü altında serbest bırakılan güvercinlerin eve dönüş navigasyon yeteneklerini tamamen kaybettikleri gözlemlendi. Buna karşın, makrofajları yok edilen ancak güneşli günlerde serbest bırakılan kuşlar, hiçbir zorluk yaşamadan geri dönebildiler. Bu durum, karaciğer tabanlı manyetik sistemin, özellikle Güneş gibi görsel ipuçlarının mevcut olmadığı durumlarda devreye girdiğini kanıtladı. Max Planck Hayvan Davranışı Enstitüsü Direktörü Profesör Martin Wikelski, kuş navigasyonundaki "içgüdüsel hissin" aslında fiziksel bir temele dayandığını ifade etti.

Söz konusu hücrelerin "süperparamanyetik" olduğu, yani düşük sıcaklıklarda küçük mıknatıslar gibi davrandıkları belirlendi. Araştırmacılar, hücrelerin bu özelliği olağan biyolojik fonksiyonları sırasında kazandığına inanıyor: Yaşlanan kırmızı kan hücrelerini parçalayan makrofajlar, hemoglobinle birlikte salınan demiri topluyor ve bunu ferritin olarak depoluyor. Benzer süperparamanyetik makrofajlar daha önce farelerin ve insanların dalaklarında tespit edilmiş olsa da, yön algılama üzerindeki olası rolleri daha önce hiç araştırılmamıştı.

Araştırma kapsamında 34 güvercin, batıdan doğuya doğru 19 kilometrelik bir rota üzerinde uçmak üzere eğitildi. Bilim insanları kuşları iki gruba ayırarak, bir gruba karaciğer makrofajlarını yok eden bir tedavi uyguladı ve ardından tüm kuşları bulutlu hava koşullarında serbest bıraktı. Kontrol grubundaki tüm kuşlar 70 dakika içinde evlerine dönerken, makrofajları yok edilen tek bir güvercin bile geri dönemedi ve rastgele yönlere doğru sürüklendi. Ancak aynı kuşlar güneşli gökyüzü altında tekrar test edildiğinde, normal bir şekilde evlerine yöneldiler.

Bonn Üniversitesi ve Bonn Üniversite Hastanesi'nden Dr. Clivia Lisowski, karaciğer ve dalağın kırmızı kan hücrelerini parçalayıp vücutta yoğun demir depolaması nedeniyle manyetik özelliklere sahip olduğuna dair ipuçlarına sahip olduklarını belirtti. Duisburg-Essen Üniversitesi'nden Dr. Ulf Wiedwald ise demirin oksit nanopartikülleri şeklinde kristalleşerek hücreleri süperparamanyetik hale getirdiğini ve manyetik alanlara karşı duyarlı kıldığını, karaciğer dokusunda şimdiye kadarki en güçlü manyetik yanıtın bulunduğunu ekledi.

Çalışmanın yazarları, sinir liflerine yakın konumda bulunan karaciğer makrofajlarının, jeomanyetik sinyalleri çevre organları merkezi işlem birimine bağladığı bilinen vagus siniri aracılığıyla beyne ilettiğini öne sürüyor. Sistemin tek bir hücrenin alanı tespit etmesinden ziyade, uyum içinde hareket eden birçok makrofajdan gelen kolektif bir sinyale dayandığı düşünülüyor. Bu bulguların doğrulanması durumunda, manyetoresepsiyon anlayışı güvercinlerin çok ötesinde yeniden şekillenebilir.

Dr. Lisowski, bu bulguların Dünya'nın manyetik alanının vücut içinde nasıl algılandığına ve hareketi yönlendirmek için beyne nasıl iletildiğine dair ilk somut kanıtları sunduğunu belirtti. Çalışma; demir metabolizması, bağışıklık sistemi ve sinir sistemi arasındaki iletişimi bir araya getirerek hayvanların nasıl navigasyon yaptığı sorusuna net bir yanıt getiriyor. Profesör Wikelski, bağışıklık hücrelerinin yön algısının bir parçası olması durumunda, navigasyon anlayışımızın temelden değişeceğini vurguladı. Bu kapsamlı araştırma, 28 Mayıs 2026 tarihinde Science dergisinde yayımlandı.