Vědci zkoumají, jak vnímají magnetické pole Země i složitější jednobuněční organismé

Magnetotaktické bakterie patří k organismům, které dokážou vnímat magnetické pole Země a podle něj se orientovat ve svém prostředí. Tento jev, označovaný jako magnetotaxe, je u bakterií poměrně dobře prozkoumaný. Buňky si uvnitř vytvářejí drobné krystaly železnatých minerálů, uspořádané do řetízků zvaných magnetozomy, které fungují jako miniaturní kompas. Díky nim se bakterie natáčejí podél siločar magnetického pole a snáze se pohybují směrem k vrstvám vody s optimálním obsahem kyslíku.

Méně jasná je situace u složitějších organismů. Ukazuje se totiž, že schopnost orientovat se pomocí magnetického pole nemají jen bakterie, ale i některé eukaryotické jednobuněčné organismy, mezi něž patří například nálevníci (ciliáti). Tyto organismy jsou na buněčné úrovni mnohem složitější než bakterie, mají jádro, membránové organely a propracovanější vnitřní strukturu, přesto u nich byla pozorována podobná citlivost na magnetické pole.

Právě u těchto eukaryotických organismů zůstává mechanismus, jakým magnetickou orientaci získávají, z velké části nevyřešený. Zatímco u bakterií je klíčovým prvkem biomineralizace železa do podoby magnetitu nebo greigitu, u nálevníků a dalších jednobuněčných eukaryot podobné struktury buď chybí, nebo dosud nebyly jednoznačně prokázány. Vědci se proto zamýšlejí nad tím, zda tyto organismy využívají zcela odlišný biofyzikální princip, nebo zda si podobnou schopnost osvojily nepřímo, například soužitím s magnetotaktickými bakteriemi.

Jednou z diskutovaných možností je totiž symbióza. Některé eukaryotické buňky mohou hostit magnetotaktické bakterie nebo z nich pocházející struktury, a přebírat tak jejich schopnost reagovat na magnetické pole zprostředkovaně. Tato hypotéza by vysvětlovala, proč se orientace podle magnetického pole objevuje i u organismů, které samy postrádají zjevný biologický aparát pro tvorbu magnetických krystalů. Zároveň by to znamenalo, že hranice mezi „vlastní“ a „vypůjčenou“ biologickou schopností není u jednobuněčných organismů vždy jasně daná.

Druhou možností, kterou vědci zvažují, je existence dosud neobjeveného vnitřního mechanismu, nezávislého na bakteriální symbióze. Mohlo by jít o odlišný typ senzorických molekul nebo buněčných struktur, které reagují na velmi slabé magnetické pole Země jiným způsobem než klasické magnetozomy. Vzhledem k tomu, že magnetické pole Země je poměrně slabé, muselo by jít o vysoce citlivý biologický systém, jehož existence by byla sama o sobě pozoruhodným objevem v oblasti buněčné biologie.

Výzkum v této oblasti komplikuje i to, že magnetotaktické chování je u eukaryotických jednobuněčných organismů obtížně pozorovatelné a těžko se od něj oddělují jiné pohybové reakce, například na světlo, chemické látky nebo proudění vody. Nálevníci i další prvoci totiž reagují na řadu podnětů současně, což ztěžuje jednoznačné prokázání, že právě magnetické pole je tím hlavním faktorem, který jejich pohyb řídí. Experimentální ověření proto vyžaduje pečlivě kontrolované podmínky, které eliminují všechny ostatní možné vlivy prostředí.

Pochopení mechanismu magnetotaxe u eukaryotických jednobuněčných organismů by mělo význam nejen pro základní biologii, ale i pro obor zabývající se evoluc