Das Ziel fest im Auge
us | Das Rotkehlchen meidet den mitteleuropäischen Winter. Es zieht für die kalten Monate in den Mittelmeerraum und Nahen Osten. Die weite Strecke legt es vor allem nachts zurück und orientiert sich dabei mithilfe eines eigenen Kompass am Erdmagnetfeld. Den molekularen Mechanismus dahinter hat nun ein internationales Forscherteam entschlüsselt und seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Nature“ publiziert. Eine entscheidende Rolle für die Funktion des Kompasses spielt ein Protein in der Netzhaut des Vogels, das photosensitive Cryptochrom 4 (CRY 4). Das gelbe Protein enthält eine Kette aus vier Tryptophanresten und einem nicht-kovalent gebundenen Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) als Kofaktor. Durch Lichteinfall wird FAD reduziert und es entstehen FAD-Tryptophan-Radikalpaare. Das einzelne Elektron hüpft dann die Kette aus Tryptophanresten entlang. Die entstehenden Radikalpaare sind kurzlebig und bestehen zwischen 200 ps und etwas über 1 µs. Im Dunkeln kehrt das FAD-Molekül innerhalb von einigen Minuten in seinen oxidierten Zustand zurück und der Mechanismus kann erneut in Gang gesetzt werden. In vitro konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass die Radikalpaare magnetisch sensitiv sind. Sie unterscheiden sich damit von Cryptochromen in den Augen anderer Vögel. Zwar befinden sich auch in der Retina von Tauben und Hühnern ähnliche Proteine. Diese zeigen jedoch keine nennenswerte magnetische Sensitivität. In vivo wurde die Funktion von CRY4 als Magnetrezeptor bisher nicht nachgewiesen. Dafür wären Versuche an Vögeln mit genetisch manipulierten Cryptochromen notwendig. Das Rotkehlchen indes ahnt von alledem nichts. Es versteht noch weniger von den komplizierten Mechanismen seiner Orientierung als der Mensch. Es kennt einfach seinen Weg. |
Literatur
Xu J et al. Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird. Nature. 2021 Jun;594(7864):535-540. doi: 10.1038/s41586-021-03618-9 . Epub 2021 Jun 23
