Červenka vidí magnetické pole jako světelný vzor. Za tím stojí protein v sítnici aktivovaný modrým světlem
Podzim roku 1957, Frankfurt nad Mohanem. Zoolog Hans Fromme pozoroval klece s červenkami obecnými (Erithacus rubecula) v zatemnělé místnosti bez oken. Přesto se ptáci soustavně shlukovali v jihozápadní části klece, přesně tam, kam v té době táhli na zimoviště. Žádné slunce, žádné hvězdy, žádný horizont. A přesto správný směr.
Tahle záhada otevřela výzkum, jehož výsledky jsou překvapivé dodnes. Červenka magnetické pole Země nejspíš přímo vidí jako poloprůhlednou vrstvu vzorů světla a stínu, vizuální informaci překrývající normální obraz, nikoli mlhavý pocit tahu.
Kompas, který potřebuje světlo
V roce 1966 Wolfgang Wiltschko a Friedrich W. Merkel publikovali první experimentální důkaz, že červenky se orientují podle magnetického pole. Zjistili přitom něco zásadního: kompas funguje jen při světle určitých vlnových délek. Modré a krátkovlnné záření mechanismus spouští, červené ho naopak ruší.
Pozoruhodné je i to, jak červenka svůj kompas čte. Funguje jako inklinační kompas: vnímá sklon siločar vůči gravitaci, ne polaritu pólu. Ptákovi tedy neříká „sever je tamhle“, ale „pole se sklání pod takovým úhlem, letíš správně“.
Světelná závislost sama o sobě napovídá, že jde o proces propojený se zrakem, ne s nějakým samostatným orgánem. Potvrdit to pomohl experiment Katrin Stapputové z Goetheovy univerzity ve Frankfurtu z roku 2010: nasadila červenkám matné průhledné čočky na jedno, nebo druhé oko. Matná čočka přes pravé oko ptáky dezorientovala. Matná čočka přes levé oko neměla žádný vliv. Jasný zrak v pravém oku se ukázal jako podmínka fungující navigace.
Spor o pravé oko
Skupina Wolfganga Wiltschka prokázala v roce 2002, že magnetický kompas červenek je vázán na pravé oko a levou hemisféru mozku. Zakrytí pravého oka navigaci narušilo, zakrytí levého nikoli.
Jenže v roce 2011 zveřejnil tým Henrika Mouritsen z Oldenburgské univerzity studii v časopise Nature, ve které tento výsledek nedokázal zopakovat. Jejich červenky se orientovaly oběma očima. Zdánlivý přímý rozpor.
Vyřešení přišlo v roce 2012: jde o věkovou záležitost. U mladých, nezkušených ptáků funguje kompas v obou očích. Teprve po prvním absolvovaném tahu se navigace u dospělých červenek zakotví v pravostranné dominanci, která pak zůstává trvalá. Wiltschkovi testovali ptáky na jaře, po prvním tahu, tedy zkušené. Mouritsen testoval ptáky na podzim, před prvním tahem, tedy nezkušené. Oba měli pravdu, jen každý o jiných jedincích.
Co přesně v sítnici magnetické pole snímá?
Vedoucí hypotézou je protein zvaný kryptochrom, konkrétně varianta označená jako Cry4 (u červenek ErCry4a), který se nachází ve světlocitlivých buňkách sítnice. Modré světlo protein aktivuje a spustí přenos elektronu, který vytvoří pár elektronů s nespárovanými spiny, takzvaný radikálový pár. Magnetické pole Země pak ovlivňuje, jak rychle tento pár zaniká, a tím moduluje citlivost okolních buněk. Výsledkem je vzor světla a stínu překrývající normální vidění, navigační informace přímo v zorném poli ptáka.
Kryptochrom Cry4 se v sítnici červenek vyskytuje přibližně 2,5krát více během tažné sezony než mimo ni, zatímco příbuzné varianty Cry1 a Cry2 kolísají spolu s cirkadiánním rytmem. Celý mechanismus ale zatím není definitivně prokázán: jde o nejpravděpodobnější vědeckou hypotézu, nikoli uzavřenou kapitolu výzkumu.
Holubi řeší stejný problém jinak
Pro srovnání: holubi poštovní používají zcela odlišný přístup. V jejich zobácích byly identifikovány krystaly magnetitu, oxidu železa, propojené s vlákny trojklaného nervu. Jde o senzorický systém blízký spíše hmatu nebo tlaku než zrakovému vjemu. William T. Keeton z Cornellovy univerzity prokázal v roce 1971, že magnety přilepené na záda holubů ruší jejich orientaci za zataženého nebe, ne ale za jasného. Zkušení holubi tedy za jasna spoléhají na slunce, pod mrakem přepínají na magnetický smysl.
Příroda tak pro jeden navigační problém vyvinula alespoň dvě zcela odlišná technická řešení. Červenka vidí pole jako optický vzor aktivovaný světlem, holub ho detekuje minerálními krystaly v zobáku jako druh taktilního pocitu. A to přibližně víme. Co přesně červenka ve svém zorném poli „vidí“ a jak ten obraz vypadá, zatím nedokáže popsat nikdo.