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Tierische Magnetzellen aufgespürt Immer der Nase nach

Viele Tiere wandern Tausende von Kilometern um die Erde, ohne sich auch nur einmal zu verlaufen, verschwimmen oder verfliegen. Mit einer Art innerem Kompass orientieren sie sich am Magnetfeld. Münchner Forscher konnten solche Kompasszellen jetzt erstmals bei Forellen nachweisen. Ihre Erkenntnisse könnten auch für den Menschen wichtig sein.

Stand: 10.07.2012 | Archiv

Regenbogenforellen | Bild: picture-alliance/dpa

Lachse, Wale, Schildkröten und Zugvögel legen pro Jahr zielsicher mehrere Tausend Kilometer zurück. Zur Orientierung nutzen sie wohl den Stand der Sonne und Gestirne, teilweise auch Düfte - und das Erdmagnetfeld. Seit einem halben Jahrhundert versuchen Forscher, den tierischen Magnetsinn aufzuspüren. In Verhaltensexperimenten ließen sich Tiere schon mehrmals von einem künstlichen Magnetfeld beeinflussen. Nur, wo sich ihr innerer Kompass befindet, das war bislang unklar. Auch Forscher der Ludwig Maximilians Universität (LMU) in München fahndeten nach den Antennen, die das Magnetfeld der Erde auffangen und in sinnvolle Informationen umwandeln - und fanden sie: in Form von magnetischen Sinneszellen in der Riechschleimhaut von Regenbogenforellen, den nahen Verwandten der wanderfreudigen Lachse.

"Da das Magnetfeld der Erde den ganzen Körper durchdringt, können diese Zellen theoretisch überall sein. Das macht es so schwer, sie zu identifizieren."

LMU-Geophysiker Michael Winklhofer

"Nadel im Heuhaufen"

So sieht eine magnetische Sinneszelle unter dem Laser-Mikroskop aus.

Mit einer speziellen Methode, bei der der Zellverband schonend aufgelöst und die Zellen anschließend einem rotierenden Magnetfeld ausgesetzt werden, machten die Wissenschaftler die magnetischen Zellen ausfindig: Sie drehten sich entsprechend mit. Allerdings ist nur eine von 10.000 Zellen magnetisch. "Das ist der Grund, warum man bei der Suche lange keine großen Fortschritte gemacht hat. Die Suche nach magnetischen Sinneszellen ist wie die sprichwörtliche Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen", erklärt Michael Winklhofer, Geophysiker an der LMU und Leiter der Studie. Die Zellen enthalten das magnetische Eisenoxid Magnetit. Wie es im Körper der Tiere gebildet wird, ist allerdings noch unklar. Und auch darüber, wie das magnetische Signal in einen Nervenreiz umgewandelt wird, lassen sich derzeit nur Vermutungen anstellen.

So könnte der innere Kompass funktionieren

Das Erdmagnetfeld übt auf die Magnetitkristalle in den Nervenzellen ein Drehmoment aus. Allerdings drehen sich die Zellen selbst nicht, sie sind fest im Gewebe der Tiere verankert. Über feine Fasern könnten die Kristalle aber mit der Mebran der Nervenzellen verbunden sein. Wenn sich die Kristalle dann am Magnetfeld ausrichten, würden sie leicht an den Fasern ziehen und damit einen Reiz an der Zellmembran auslösen. Das ursprünglich magnetische Signal könnte dort also in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das dann zum Gehirn weitergeleitet wird und dem Tier die Richtung weist. Weil sich die Kompassnadeln aus Magnetit immer nach Norden ausrichten, könnte der Fisch eine Art Druckreiz verspüren, der umso heftiger ausfällt, je mehr er gerade von der Nordrichtung abweicht. Er "riecht" das Magnetfeld also nicht, könnte es aber indirekt ertasten.

Phänomen verblüfft seit Jahrzehnten

Die Münchner Forscher haben solche zehn bis 15 Zentimeter großen Regenbogenforellen untersucht.

Dass Tiere Richtungsinformationen aus dem Erdmagnetfeld gewinnen können, ist seit 1963 bekannt: Der Frankfurter Zoologe Wolfgang Wiltschko erkannte, dass sich Zugvögel daran orientieren. Nach und nach fanden Forscher immer mehr Tiere, die ihre Wege mithilfe des Magnetfelds ermittelten - und sich genauso durch magnetische Störungen vom rechten Weg abbringen ließen: Wurden kleine Stabmagneten im Nacken von Brieftauben befestigt, brachte das die Tiere so durcheinander, dass sie Probleme hatten, wieder nach Hause zu finden. Die Abflugrichtung von Rotkehlchen aus einem Käfig konnte durch das Verschieben eines künstlichen Magnetfelds verändert werden. Michael Winklhofer konnte dadurch die Schwimmrichtung von Fischen im Labor beeinflussen.

Magnetische Sinneszellen erstmals bei Forellen entdeckt

Vor einigen Jahren entdeckten Forscher aus Frankfurt und München in der Schnabelhaut von Brieftauben nanometergroße Partikel aus Eisenoxid. Mehrere Untersuchungen legten die Vermutung nahe, dass es sich dabei um die gesuchten Magnetrezeptoren handelt. Im April kam allerdings eine andere Forschergruppe zu dem Schluss, dass die eisenmineralhaltigen Zellen in den Taubenschnäbeln wohl keine Nervenzellen, sondern eher Immunzellen sind. Damit war die Suche nach dem inneren Kompass wieder offen. Die Münchner Forscher haben nun bei Regenbogenforellen entsprechende Sinneszellen gefunden, isoliert und abgesaugt.

Haben wir auch einen Magnetsinn?

Michael Winklhofer

Der Fund dieser magnetischen Sinneszellen sei die Voraussetzung, die zuständigen Gene zu identifizieren. "Das ist ein ganz wichtiger Schritt", sagt Winklhofer. Ist die Genstruktur klar, kann sie mit dem menschlichen Genom verglichen werden. "Wir Menschen haben keinen Magnetsinn - oder sind uns zumindest keines solchen bewusst. Aber es kann natürlich sein, dass unsere Vorfahren den noch hatten. Vielleicht haben wir auch Zellen, die Magnetit bilden."

Magnetzellen könnten hinter Elektrosmog-Empfindlichkeit stecken

Rehe, Hirsche und Kühe richten ihre Körperachsen in Nord-Südrichtung aus - es sei denn, sie werden von Stromleitungen gestört.

Dass sich auch große Säugetiere am Erdmagnetfeld orientieren und dabei sogar auf elektromagnetische Felder reagieren, wiesen Forscher der Universität Duisburg-Essen bereits nach. Sie stellten bei der Auswertung von Satellitenfotos fest, dass Kühe, Rehe und Hirsche ihre Körperachsen normalerweise in Nord-Süd-Richtung positionieren. Dieses Muster gerät allerdings durcheinander, wenn sie sich unter oder nahe bei Hochspannungsleitungen befinden. Laut Winklhofer werden auch Fische von menschlichen Magnetquellen verwirrt: Die Unterwasserleitungen von Offshore-Windparks scheinen die Tiere bei ihren Wanderungen zu beeinflussen. Der Geophysiker hält es deshalb für möglich, dass Menschen mehr oder weniger große Überbleibsel eines solchen Orientierungssinns haben - und das auch zu spüren bekommen: "Die Erkenntnisse könnten wichtig sein im Zusammenhang mit Elektrosmog." Mehr Magnetzellen im Körper könnten die Sensibilität dafür erhöhen - und das Leiden einzelner Menschen erklären.

  • "Kompass in der Nase - Fische können sich beim Riechen orientieren": am 11. Juli 2012 um 16.05 Uhr in "IQ - Wissenschaft und Forschung", Bayern 2

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