Taubenleber als Kompass: Neue Spur im Rätsel des Magnetsinns

Es ist eines der hartnäckigsten Rätsel der Biologie: Wie finden Brieftauben über Hunderte von Kilometern zielsicher zu ihrem Heimatschlag zurück? Der sechste Sinn der Tiere, die Fähigkeit, das Erdmagnetfeld zu spüren, beschäftigt Forscher seit Jahrzehnten. Nun präsentiert ein Team um den Verhaltensforscher Martin Wikelski vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Radolfzell eine radikal neue Spur. Nicht im Schnabel, nicht im Auge, sondern in der Leber soll der biologische Kompass sitzen. Die im Fachjournal Science veröffentlichte Studie sorgt für Aufsehen - und für heftigen Widerspruch.

Die Hypothese klingt bestechend einfach: Bestimmte Immunzellen in der Leber von Brieftauben, sogenannte Makrophagen, sind vollgepackt mit Eisen. Diese „Müllabfuhr des Körpers“, wie sie der Bonner Immunologe und Co-Autor Christian Kurts nennt, entsorgt normalerweise alte rote Blutkörperchen und recycelt das darin enthaltene Eisen. Bei Brieftauben jedoch, so die Entdeckung der Forscher, sammeln sich diese eisenhaltigen Zellen massenhaft in der Leber an - und liegen dort dicht an Nervenenden. Ein potenzieller Signalweg direkt ins Gehirn.

Die Leber als magnetische Landkarte?

Um die These zu untermauern, griff das Team zu einem drastischen Experiment. Sie verabreichten trainierten Brieftauben ein Medikament, das gezielt Makrophagen abtötet. Anschließend ließen sie die Vögel aus knapp 20 Kilometern Entfernung zu ihrem Schlag in Radolfzell zurückfliegen - bei bedecktem Himmel, um optische Orientierungshilfen auszuschalten. Das Ergebnis war frappierend. „Sie waren komplett verloren“, beschreibt die Immunologin Clivia Lisowski die Szene. „Es war verrückt - sie flogen in alle Richtungen.“ An sonnigen Tagen hingegen fanden die behandelten Tiere problemlos nach Hause, was darauf hindeutet, dass sie dann auf die Sonne als Navigationshilfe zurückgriffen.

Für Wikelski fügt sich damit ein lange gesuchtes Puzzleteil ins Bild. „Was wir hier gefunden haben, passt wirklich zu allen Beweisen, die es da draußen gibt“, zeigt er sich überzeugt. Er hält das Modell für universell und spekuliert, dass ein ähnlicher Mechanismus „möglicherweise von Bienen über Säugetiere und Fledermäuse bis hin zu allen möglichen Vögeln“ existieren könnte.

„Ich bin überrascht, dass dieses Papier das Review-Verfahren überstanden hat“

Doch in der Fachwelt regt sich massiver Widerstand. Die Skepsis ist so grundlegend, dass sie die Kernaussage der Studie infrage stellt. Joe Kirschvink, Geobiologe am California Institute of Technology und eine Koryphäe auf dem Gebiet der Magnetorezeption, findet deutliche Worte: „Ich bin nicht überzeugt. Ich bin überrascht, dass dieses Papier das Review-Verfahren für Science überstanden hat.“

Der zentrale Kritikpunkt ist ein physikalisches Problem. Die Form von Eisen, die in Makrophagen vorkommt, reagiert kaum auf das extrem schwache Erdmagnetfeld. Die starken Labormagneten, mit denen die Forscher die Zellen in der Leber aufspürten, sind mit dem natürlichen Feld der Erde nicht vergleichbar. Eine bahnbrechende Nature-Studie aus dem Jahr 2012 hatte bereits frühere Behauptungen über magnetische Zellen im Taubenschnabel widerlegt, eben weil es sich um Makrophagen mit dem „falschen“ Eisen handelte. „Die biophysikalischen Modelle für superparamagnetische Magnetorezeptoren sind im Grunde in einer Sackgasse gelandet“, konstatiert Kirschvink.

Die Autoren der neuen Studie verweisen auf das quantenmechanische Phänomen des Superparamagnetismus, das die Reaktion des Eisens verstärken könnte. Doch Carl Meyer, Biologe am Hawaii Institute of Marine Biology und Experte für magnetische Navigation bei Haien, bleibt unnachgiebig: „Ich bleibe skeptisch - nicht zuletzt wegen all der früheren Siegeserklärungen.“ Es gebe keinerlei Beweis, dass die Verstärkung ausreiche, damit eine Zelle das Signal aufnehmen und an ein Neuron weiterleiten könne.

Das letzte Mittel der Orientierung

Ein weiterer Punkt, der die Interpretation der Flugversuche erschwert, ist die Komplexität der Taubennavigation. Pascal Malkemper, Neurowissenschaftler und Experte für Magnetorezeption bei Nacktmullen, gibt zu bedenken, dass Brieftauben eine Vielzahl von Sinnen zur Orientierung nutzen - visuelle Landmarken, Gerüche und eben das Magnetfeld. „Der Magnetsinn ist normalerweise der am wenigsten wichtige Sinn. Er ist eine Art letzter Ausweg“, erklärt Malkemper. Er spekuliert, ob das Medikament zur Abtötung der Makrophagen die Vögel nicht vielleicht auf andere Weise so stark beeinträchtigt oder agitiert haben könnte, dass sie schlicht die Orientierung verloren. „Es sind viele korrelative Beweise und keine Kausalität“, fasst er seine Kritik zusammen.

Trotz aller Einwände würdigt Malkemper den Vorstoß als wertvollen Impuls für ein festgefahrenes Forschungsfeld. „Es ist immer gut, eine neue Hypothese auf dem Tisch zu haben“, sagt er. „Wir suchen im Innenohr, wir suchen im Auge - jetzt könnten wir eben auch in der Leber suchen.“ Der Biologe Carl Meyer bezeichnet die Entschlüsselung des Magnetsinns gar als „eines der größten ungelösten Rätsel der Biologie“. Die neue Studie, so umstritten sie ist, katapultiert eine ungewöhnliche anatomische Region ins Zentrum der Debatte.

Ein Kompass ohne Nadel?

Das grundlegende Dilemma bleibt vorerst bestehen. Die Studie liefert eine faszinierende Korrelation zwischen eisenhaltigen Leberzellen und der Orientierungsfähigkeit, bleibt aber die Antwort auf die entscheidende Frage schuldig: Wie genau eine Zelle in der Leber die winzigen Schwankungen des Erdmagnetfelds in ein neuronales Signal umwandeln soll, das dem Vogel eine Richtung weist. Solange dieser biophysikalische Mechanismus nicht schlüssig erklärt ist, wird die Leber-Kompass-Hypothese eine gewagte, aber unbewiesene Spur im Dickicht der Navigationsforschung bleiben. Die Suche nach dem sechsten Sinn der Tiere geht weiter - vielleicht an einem Ort, an dem ihn noch niemand vermutet hat.

Quellen:

• Growing Stem Cells in Space to Improve Cancer and Disease Treatments (NASA - Breaking News)
• A new study says homing pigeon livers act like compasses. Other experts aren’t so sure (Scientific American)
• How Running Changed My Sobriety (Psychology Today - Articles)
• Platform fast-tracks microbial design for high-temp manufacturing (Phys.org)
• 3D-printed lymph nodes could widen access to CAR T-cell therapy (New Scientist)
• Forgotten museum fossil helps rewrite part of animal evolution (Phys.org)

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Kinetyra