Insekter, der trækker om natten, kan navigere hundreder af kilometer uden kort eller kompas. Kun nattehimlen og Jordens magnetfelt hjælper dem. Et nyt forskningsprojekt vil forsøge at afdække, hvordan de bærer sig ad, helt ned på molekylært niveau.
Hiver du også mobiltelefonen op af lommen, når du skal finde vej? Vi mennesker nyder i moderne tid godt af at have en GPS ved hånden, og i gamle dage et kort eller kompas.
Andre af vores små medskabninger finder derimod vej helt uden hjælp, nemlig trækkende insekter, som kan tilbagelægge mere end 1.000 kilometer under deres flyvning.
Selvom insekter har migreret i al den tid, menneskeheden har eksisteret, er det stadig ikke alle aspekter af deres navigation, vi kender.
Med en Sapere Aude-bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond vil Jingjing Xu, adjunkt på Biologisk Institut på Syddansk Universitet (SDU), forsøge at forklare navigationen hos insekter helt ned på molekylært niveau.
Mere specifikt vil hun studere det australske bogongmøl (Agrotis infusa), der flyver lange distancer om natten.
»Det er utroligt, hvordan de små møl bærer sig ad. Når det er skyfrit, kan møllet orientere sig ved hjælp af stjernehimlen, formentlig Mælkevejen. Men selv når det er overskyet, orienterer møllet sig, fordi det kan gøre brug af Jordens magnetfelt,« fortæller Jingjing Xu.
Hun har tidligere samarbejdet med Eric Warrant, professor i sensorisk biologi fra Lund Universitet. Sammen konstaterede de, at bogongmøllet netop gør brug af Jordens magnetfelt for at finde vej.
»Jordens magnetfelt udgør kun et signal, som er omkring 200 gange svagere end en køleskabsmagnet. Det er forbløffende, at møllene kan sanse og udnytte et så svagt signal,« fremhæver Jingjing Xu.
For at finde ud af, hvordan det magnetiske sensoriske system i bogongmøllet og en række andre insektarter fungerer, vil Jingjing Xu producere proteiner i laboratoriet ud fra det gen, der menes at være afgørende for, at dyr, der trækker om natten, kan sanse Jordens magnetfelt.
Genet koder for et protein kaldet kryptokrom. Inde i proteinet hopper, danser og drejer elektroner på mikroskopisk skala, hvilket er et kvantemekanisk fænomen, der kan påvirkes af Jordens svage magnetfelt.
Kvantemekanik handler om, hvordan elektronerne omkring et atom opfører sig. Konceptet har været kendt i 100 år, og i dag arbejdes der for eksempel på at fremstille en kvantecomputer, som langt vil overgå hidtidige computere med sin ydeevne. I dette projekt er fokus dog på den grundlæggende kvanteeffekt af Jordens magnetfelt på biologiske systemer.
I et af Jingjing Xus tidligere studier viste kryptokrom 4a-proteiner fra nataktive trækfugle sig at være følsomme over for magnetfelter.
Bemærkelsesværdigt nok har natsværmere, selvom de evolutionært skilte sig ud fra hvirveldyr for cirka 700 millioner år siden, kryptokromproteiner, hvis sekvenser ligner dem, der findes hos hvirveldyr.
Den kommende forskning vil søge at finde ud af, om natsværmerkryptokromerne er magnetisk følsomme baseret på kvanteeffekterne. Naturen har sandsynligvis udstyret en stor variation af dyr med en magnet-sans.
Jingjing Xu forudser, at forskningen kan give indsigt i, hvordan naturen har opfundet et system til brug af kvanteeffekter. Det ville være et vigtigt skridt fremad for kvantebiologi.
»Jeg tror også, at viden om insekters magnetiske sansesystem kan hjælpe migrerende og truede dyrearter. Klimaet lægger pres på dyr for at flytte til nye områder, og hvis vi kan forudsige og styre disse migrationsmønstre, kan det gavne bevaringsindsatsen,« siger Jingjing Xu.
På meget langt sigt kan forskning i magnetisk følsomme proteiner også inspirere teknologiske udviklinger inden for proteindesign til biomedicin. For eksempel målrettet medicinlevering styret af et magnetfelt, hvor medicin kan blive leveret i kroppen lige netop dér, hvor det gør gavn.
Måske kan forskningen også bidrage til den næste generation af navigationssystemer.
Som led i det fire år lange projektet vil der blive ansat en postdoc og en ph.d.-studerende. Derudover vil forskningen blive udført i samarbejde med førnævnte Eric Warrant fra Lund Universitet, Christoph Lienau, Ilia A. Solov'yov og Henrik Mouritsen, professorer på Carl von Ossietzky Universitetet i Oldenburg i Tyskland, Alexander Huck, lektor på Danmarks Tekniske Universitet, og Ole Nørregaard Jensen, professor på Syddansk Universitet.
Med støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond skal forskere fra Syddansk Universitet undersøge, hvordan informationer og erfaringer spiller sammen i læring. Kan vi lære af informationer, eller er egn...
De svært nedbrydelige og sundhedsskadelige miljøgifte PFAS skal i fremtiden helt fjernes fra miljøet ved en fotokatalytisk proces, drevet af solenergi. Det er målet med et forskningsprojekt, som ha...
Stadig flere bakterier udvikler resistens mod antibiotika. Derfor skal nye kræfter sættes ind. En bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond skal føre til, at bakteriernes naturlige fjender fremove...
Hvordan kan man bedst optimere produktionen af insekter til brug for en bæredygtig foder- og fødevareproduktion? Det skal forskere fra Aarhus Universitet hjælpe en spirende insektindustri med at få...
En ny, miljøvenlig overfladebehandling skal erstatte den traditionelle, der indeholder skadelige, flygtige kulbrinter. Det er målet for forskere bag et nyt projekt på DTU.
Det anslås, at køer står for 40 procent af landbrugets produktion af drivhusgasser i Danmark. Forskere fra Københavns Universitet vil skabe en virus, som kan slå de metanproducerende mikroorganisme...
I et nyt forskningsprojekt skal partikelfysikere udvikle modeller til at forstå en potentielt ny naturkraft, som styrer det mystiske mørke stof, der binder hele universet sammen.
Forskningens resultater kan få stor betydning for Danmarks børnevaccinationsprogram: om vi skal vaccinere mod mæslinger tidligere.
Forskere fra DTU skal undersøge baggrunden for, at vindmøllelyd ofte leder til kontrovers og forsinkede projekter. Målet er at få eksperter og lokalbefolkningen til at kommunikere bedre.
Forskere fra Aarhus Universitet vil kortlægge de kemiske variationer i planteolien og genetikken bag. Forskningen vil gøre os klogere på planters tilpasningsevner ved ændringer i klimaet.
Søg i arkivet