Когда магниты были живыми: найден древнейший GPS природы — открытие, меняющее представление о навигации

Найдены магнитные окаменелости возрастом 97 миллионов лет — Ричард Дж. Харрисон

Учёные нашли в отложениях Северной Атлантики магнитные окаменелости возрастом около 97 миллионов лет, которые могли быть частью древней биологической навигационной системы, напоминающей GPS. Эти структуры, по мнению исследователей, являются самым ранним свидетельством магниторецепции — способности живых существ ощущать магнитные поля Земли. Работа опубликована международной командой из Кембриджского университета и Центра Гельмгольца в Берлине.

Древние следы магнитного "шестого чувства"

Магниторецепция сегодня известна как особое чувство, которым пользуются птицы, рыбы и насекомые, ориентируясь во время миграций. Однако до сих пор не было прямых доказательств её существования в далёком прошлом. Новое открытие переносит происхождение этого феномена на десятки миллионов лет назад.

Учёные исследовали микроскопические окаменелости, сохранившиеся в морских отложениях, и выявили в них сложную внутреннюю магнитную структуру. Она представляла собой вихрь, в котором магнитные линии закручивались вокруг центральной оси. Любые изменения в магнитном поле вызывали микроскопические колебания частиц внутри этой спирали, что позволяло древнему организму определять направление и силу магнитного поля Земли.

Похожие процессы фиксируются и сегодня — например, когда исследователи обнаруживают, что магнитная аномалия угрожает спутникам и МКС, показывая, насколько активным и изменчивым остаётся магнитное поле нашей планеты.

"Эта частица способна не только ощущать наклон магнитного поля, определяя широту, но и измерять его силу, связанную с долготой", — пояснил Ричард Дж. Харрисон, ведущий автор работы.

Как создавалась трёхмерная карта окаменелостей

Чтобы изучить строение находок, исследователи разработали новую рентгеновскую методику, позволившую получить трёхмерные изображения магнитных структур на уровне нанометров. Ранее подобные детали оставались недоступны.

С помощью этой технологии они увидели, что частицы образуют устойчивый магнитный вихрь, отличающийся высокой стабильностью. Даже внешние воздействия, способные изменить направление магнитного поля, не влияли на его конфигурацию. Это говорит о том, что такая структура могла служить идеальным биологическим навигационным инструментом.

"Если бы природа создавала частицу, на которую можно положиться при путешествии на тысячи километров, она выглядела бы именно так", — отметил Ричард Дж. Харрисон.

Возможный владелец древнего навигационного прибора

Исследователи уверены, что найденные окаменелости имеют биологическое происхождение, однако определить, кому они принадлежали, пока не удалось. Эти миниатюрные структуры встречаются только в виде отдельных фрагментов — пуль, игл и наконечников копий — и не напоминают части тела ни одного известного вида.

Ранее считалось, что это могли быть защитные шипы, но моделирование показало: их форма и состав гораздо ближе к магнитным сенсорам. Особенно заинтересовала учёных точность, с которой древний организм контролировал структуру этих частиц, добиваясь идеальной симметрии.

По мнению Ричарда Дж. Харрисона, такие свойства могли принадлежать существу, способному к миграции на большие расстояния. Одной из версий является ранний вид угря, обитавший в океанах около ста миллионов лет назад. У современных потомков этого рода уже обнаружены микрочастицы магнетита, участвующие в навигации.

Что такое магниторецепция и почему она уникальна

Магниторецепция остаётся одним из самых загадочных чувств в природе. Человек не способен напрямую воспринимать магнитное поле, но многие животные используют его как компас, позволяющий им возвращаться к местам размножения или искать кормовые зоны.

Основную роль играют крошечные кристаллы магнетита — минерала, реагирующего на направление магнитных линий Земли. Эти "компасы" встроены в клетки и помогают ориентироваться даже в полной темноте. У бактерий, например, магниторецепция используется для перемещения к оптимальной глубине водоёма, а у птиц — для ориентации во время перелётов.

Найденные окаменелости оказались в десятки раз крупнее известных магнитных частиц бактерий, что говорит о более сложной и чувствительной системе.

Интересно, что сходный сдвиг временных рамок недавно произошёл и в другой области — когда учёные сообщили, что в Африке обнаружен древний биогенный углерод, подтверждающий наличие жизни на Земле гораздо раньше, чем считалось. Такие открытия вместе формируют новую хронологию появления биосферных чувств и свойств.

Значение открытия

Работа Ричарда Дж. Харрисона и его коллег стала первым доказательством того, что магниторецепция возникла задолго до появления современных видов. Это открывает путь к новому пониманию того, как живые существа взаимодействовали с магнитным полем планеты и каким образом это чувство могло эволюционировать.

"Теперь нам предстоит найти животное, которое было достаточно распространено в древних океанах, чтобы оставить такие многочисленные следы", — сказал Ричард Дж. Харрисон.

Исследование объединяет палеонтологию, физику и геомагнетизм, показывая, что даже спустя миллионы лет следы древних чувств можно восстановить с помощью современных технологий.

Плюсы и минусы исследования

Плюсы:
впервые зафиксированы структуры, способные выполнять функцию магнитного сенсора;
применён инновационный метод трёхмерного рентгеновского анализа;
открытие помогает проследить эволюцию магниторецепции.
Минусы:
неизвестен организм, которому принадлежали окаменелости;
требуется подтверждение на других образцах;
возможны альтернативные объяснения магнитных свойств.