Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции
И включили их, когда хотели лететь
Нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции по ночам. Теперь исследователи из Канады и США выяснили, что если птица ночью никуда не летит, то и активность этих нейронов будет снижена — как днем. Для этого они наблюдали за группами белошейных зонотрихий во время сезона миграции, а затем заглянули в их мозг. Работа опубликована в European Journal of Neuroscience.
Птицы не смогли бы мигрировать на большие и малые расстояния и возвращаться обратно, если бы не могли ориентироваться и не обладали бы инструментами навигации. В зрительном мозге ночных мигрирующих птиц есть кластер N — область с нейронами, которые играют роль компаса, обрабатывая информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки глаза. Это позволяет птицам ориентироваться по магнитному полю во время миграций.
Активен этот кластер только по ночам — когда ночные мигрирующие птицы совершают свои перелеты. Но неизвестно, зависит ли активность кластера только от циркадных ритмов — тогда нейроны должны быть «включены» каждую ночь, независимо от того, мигрирует ли птица, — или он активируется непосредственно во время миграции или подготовки к ней. Мадлен Бродбек (Madeleine I. R. Brodbeck) из Университета Западного Онтарио с коллегами исследовали, как меняется активность нейронов кластера у белошвейных зонотрихий Zonotrichia albicollis.
За двумя когортами зонотрихий наблюдали в течение двух осенних сезонов миграции. В октябре 2017 года ученые отловили 18 птиц, а в октябре 2019 года — 19. Птиц размещали в вольерах на крыше исследовательского центра, а перед наблюдениями садили их в одиночные клетки в тех же вольерах.
Случайным образом исследователи выбирали птиц, которых отнесли к дневной группе, — за ними наблюдали днем. За поведением остальных зонотрихий начинали наблюдать спустя два часа после захода солнца. Поскольку птицы были заперты в клетках и не могли лететь (но хотели), они часто мамали крыльями и прыгали — и таких птиц отнесли к группе миграционного беспокойства. Но часть зонотрихий сидела неподвижно в течение 45 минут или только двигала головой, их отнесли к группе ночного отдыха — понятно, что лететь они никуда не собирались, по крайней мере в ночь наблюдений.
После окончания наблюдений птиц из всех групп отлавливали и умерщвляли, чтобы исследовать их мозг в ту же ночь. В полученных образцах мозга авторы измеряли экспрессию генов раннего ответа ZENK — она указывает на активацию клеток — в кластере N. Для этого они пометили белки ZENK с помощью иммуногистохимии, а потом подсчитали меченые клетки.
У птиц в группе ночного миграционного иммуногистохимия в кластере N было значительно больше клеток, экспрессирующих ZENK, по сравнению с группами птиц, которые отдыхали — не важно, днем или ночью (p = 0,021 и p = 0,031). А то, насколько активно и беспокойно вела себя птица ночью, коррелировало с количеством клеток, меченых ZENK.
Авторы пришли к выводу, что активность кластера N регулируется факультативно и зависит от мотивации к миграции и от ночной активности, а не просто включается с наступлением ночи в периоды миграции.
Ранее наличие внутреннего компаса заподозрили у мертвых голов — бражников, которые тоже мигрируют осенью.
Вечерняя активность птиц с ослабленным иммунитетом была ниже, а уровень дневной не изменился
Шведские биологи обнаружили, что черные дрозды, которые плохо себя чувствуют, двигаются меньше в вечерние часы. Птицам ввели липополисахарид, чтобы смоделировать «инфекцию», а затем выпустили. Позже ученые проанализировали собранные данные и и выяснили, что птицы, которым делали инъекцию, меньше двигались с наступлением сумерек в течение 20 дней. На дневную подвижность плохое самочувствие не влияло. Работа опубликована в Proceedings of the Royal Society B. Когда человек или животное заболевает, иммунные клетки начинают высвобождать цитокины, которые нужны для согласованной работы иммунитета. Эти цитокины вызывают и системную реакцию организма — реакцию острой фазы, которая появляется в снижении активности, сонливости и слабости. Такое поведение компенсирует увеличенные во время болезни метаболические потребности. Известно, что иммунная реакция у диких птиц и млекопитающих снижает активность, поиск пищи и миграционное поведение. Так, у воробьев наблюдали снижение активности, территориальной агрессии и пения в течение первых 24 часов после заражения. Однако ученые не так много знают о том, как именно протекает острая фаза у диких свободноживущих животных: большинство исследований проводятся на тех, кто живет в вольерах. Но в дикой природе жизнь не такая предсказуемая, как в неволе: еды не всегда одинаковое количество, хищники не всегда одинаково активны, а период размножения или миграции пропускать не стоит. Поэтому ученым интересно, как животные справляются с недомоганием, когда, например, отдыхать дольше не получится. Исследователи из Лундского университета под руководством Арне Хегеманна (Arne Hegemann) решили исследовать болезненное поведение диких птиц в течение длительного времени после заражения. Они отловили 45 черных дроздов (Turdus merula), прикрепили маленькие акселерометры к их спинам, чтобы отслеживать подвижность, и сделали половине птиц инъекцию липополисахарида. Эти молекулы вызывают те же симптомы, что и бактериальная инфекция, но не вызывают саму инфекцию. Отлов птиц проводили тогда, когда у них уже закончился период размножения — 78 процентов из них уже начали линьку. Также у дроздов взяли образцы крови, чтобы оценить функцию иммунитета. В следующем году птиц отловили снова, чтобы снять с них акселерометры и изучить показания за первые 48 дней после инъекции (если она была), — правда ученым удалось получить данные только 10 «больных» дроздов и 12 дроздов из контрольной группы. Активность недомогающих птиц уменьшилась по сравнению с контрольными: она была ниже на 60 процентов в первые сутки, на 41 процент в первые 48 часов и на 19 процентов с 5 по 20 день. Активность дроздов сильнее всего снижалась в сумерках: они начинали отдыхать на час раньше, а в остальное время дня двигались наравне с контрольными птицами. Эти различия сохранялись 20 дней — даже когда липополисахарид уже не действовал. После 25 дня поведение обработанных и контрольных дроздов уже не различалось. Также авторы выяснили, что поведенческая реакция птиц на воспаление частично зависит от исходной иммунной функции. Активность птиц, которым вводили липополисахарид, положительно коррелировала с доэкспериментальными показателями активности литических ферментов системы комплемента (птицы двигались меньше, если изначально система комплемента работала хуже). Но на подвижность после инфицирования не влияли другие показатели исходного иммунитета: активность неспецифических антител, концентрация белка острой фазы гаптоглобина и способность плазмы к уничтожению патогенов. Ученые не ожидали, что вечерняя активность дроздов, которым вводили липополисахарид, будет снижена так долго. Обычно активность животных после инфицирования снижается не более, чем на девять дней. Возможно, причина в том, что животные в неволе чувствуют себя лучше, потому что еда всегда доступна; такое наблюдалось у кур, зараженных липополисахаридом. Кроме того, в период линьки активность птиц в целом снижается. И авторы также обнаружили, что в течение 20 дней контрольные птицы стали двигаться меньше — в итоге активность зараженных и контрольных птиц сравнялась. То, что днем больные дрозды были так же активны, как и здоровые, исследователей не удивило: птицам необходимо все время летать и искать пищу, поскольку они не накапливают жир. Ранее американские ученые выяснили, что в мозге инфицированных зебровых амадин начинает усиленно вырабатываться фермент, отвечающий за синтез эстрогена. Это помогает птицам бороться с воспалением при инфекции: симптомы утихают в течение суток.
