Il modo in cui i piccioni riescono a percorrere centinaia di chilometri e a ritrovare sempre la strada di casa ha incuriosito gli scienziati per decenni. Una nuova ricerca suggerisce che la risposta potrebbe trovarsi in un luogo inaspettato: il fegato.
Secondo uno studio pubblicato su Science , i piccioni potrebbero utilizzare cellule immunitarie specializzate presenti nel fegato per rilevare il campo magnetico terrestre, dotandosi così di un sistema di navigazione interno.
I ricercatori hanno scoperto che queste cellule, chiamate macrofagi, accumulano ferro mentre distruggono i globuli rossi vecchi. Il ferro conferisce alle cellule proprietà magnetiche uniche che potrebbero consentire loro di rispondere al campo magnetico del pianeta. Quando le cellule venivano rimosse, i piccioni facevano fatica a ritrovare la strada di casa, il che suggerisce un ruolo finora sconosciuto di queste cellule nell’orientamento.
“Non ci aspettavamo affatto che le cellule immunitarie agissero come sensori per i campi magnetici. I nostri risultati rivelano un meccanismo finora sconosciuto per la percezione magnetica negli animali”, afferma il Prof. Christian Kurts, direttore dell’Istituto di Medicina Molecolare e Immunologia Sperimentale dell’Ospedale Universitario di Bonn e uno dei coautori senior dello studio.
“Quello che sembra un ‘intuito’ nell’orientamento degli uccelli potrebbe in realtà avere una base fisica”, aggiunge il professor Martin Wikelski, direttore del Max Planck Institute of Animal Behavior e coautore senior dello studio.
La lunga ricerca del senso magnetico degli uccelli
Gli scienziati sanno da tempo che i piccioni viaggiatori e gli uccelli migratori utilizzano il campo magnetico terrestre come uno dei diversi strumenti di navigazione. Tuttavia, il modo esatto in cui gli animali rilevano tale campo rimane uno dei più grandi misteri della biologia.
Nel corso degli anni, i ricercatori hanno proposto diverse ipotesi. Alcune teorie suggerivano che gli uccelli potessero rilevare i campi magnetici attraverso molecole fotosensibili presenti nei loro occhi. Altre indicavano minuscole particelle magnetiche nei loro becchi. Nonostante anni di indagini, nessuna delle due idee ha ricevuto una solida conferma sperimentale.
Il nuovo studio offre una spiegazione diversa, combinando competenze di immunologia, fisica ed etologia. Il team di ricerca comprendeva scienziati dell’Università di Bonn, dell’Ospedale Universitario di Bonn, dell’Università di Duisburg-Essen e del Max Planck Institute for Animal Behavior (MPI-AB).
Le cellule epatiche ricche di ferro mostrano forti proprietà magnetiche
Per determinare dove potrebbe verificarsi la percezione magnetica, i ricercatori hanno esaminato diversi organi precedentemente associati alla magnetoricezione, tra cui occhi, becco e cervello. Hanno inoltre analizzato fegato e milza utilizzando tecniche note come “magnetometria a campione vibrante” e “separazione cellulare magnetica”.
“Avevamo alcuni indizi che il fegato e la milza avessero proprietà magnetiche, perché scompongono i globuli rossi e quindi immagazzinano molto ferro nell’organismo”, afferma la prima autrice, la dottoressa Clivia Lisowski, dell’Università di Bonn e dell’Ospedale Universitario di Bonn, che ha guidato il lavoro immunologico.
I risultati sono stati sorprendenti. Tra tutti i tessuti studiati, il fegato presentava la più alta concentrazione di ferro e produceva la risposta magnetica più intensa.
“Il ferro si cristallizza in nanoparticelle di ossido, rendendo le cellule superparamagnetiche e reattive ai campi magnetici. Abbiamo riscontrato la risposta magnetica di gran lunga più forte nel tessuto epatico”, aggiunge il professor Ulf Wiedwald dell’Università di Duisburg-Essen.
Ulteriori indagini hanno rivelato che i macrofagi epatici erano responsabili di queste proprietà magnetiche.
Gli esperimenti di navigazione rivelano un ruolo critico
I ricercatori hanno quindi verificato se i macrofagi influenzassero effettivamente la navigazione.
Presso il MPI-AB di Costanza, in Germania, i piccioni erano stati addestrati a tornare alla loro voliera da luoghi distanti più di venti chilometri. Gli scienziati hanno prelevato i macrofagi dal fegato e monitorato le prestazioni degli uccelli.
I risultati dipendevano dalle condizioni meteorologiche. Nelle giornate nuvolose, quando il sole era nascosto, i piccioni privi di macrofagi perdevano l’orientamento e avevano difficoltà a tornare a casa. Nelle giornate di sole, invece, riuscivano a tornare senza problemi, probabilmente affidandosi al sole come punto di riferimento per la navigazione anziché al campo magnetico terrestre.
Questi risultati suggeriscono che gli uccelli utilizzano le informazioni magnetiche insieme ai segnali solari per orientarsi durante il volo.
Come i segnali magnetici possono raggiungere il cervello
Dopo aver stabilito un collegamento tra le cellule epatiche e il sistema di navigazione, i ricercatori hanno cercato un modo per far sì che le informazioni potessero raggiungere il cervello.
Utilizzando la microscopia elettronica, hanno scoperto che i macrofagi ricchi di ferro si trovano in prossimità delle fibre nervose. Questa disposizione suggerisce un possibile percorso attraverso il quale le informazioni magnetiche potrebbero essere trasmesse dal fegato al sistema nervoso e, in ultima analisi, al cervello.
Lisowski afferma: “Questi risultati forniscono la prima prova concreta di come il campo magnetico terrestre possa essere percepito all’interno del corpo e trasmesso al cervello per guidare il movimento.”
Lo studio mette insieme diversi processi biologici ben consolidati, tra cui il metabolismo del ferro e la comunicazione tra il sistema immunitario e quello nervoso, per contribuire a spiegare come gli animali possano rilevare i campi magnetici.
“L’orientamento degli animali è uno dei fenomeni più affascinanti in natura”, afferma Wikelski. “Se le cellule immunitarie fossero coinvolte nel modo in cui gli uccelli percepiscono la direzione, ciò cambierebbe radicalmente la nostra comprensione dell’orientamento.”
Implicazioni che vanno oltre gli uccelli
Sebbene i risultati rispondano a importanti interrogativi, molti restano aperti. I ricercatori devono ancora determinare con precisione come il cervello elabora i segnali provenienti da queste cellule.
La scoperta potrebbe avere implicazioni più ampie, che vanno oltre i piccioni. È noto che animali come gli squali si orientano efficacemente senza fare affidamento sulla luce, il che fa pensare che meccanismi simili possano esistere anche in altre specie.
I ricercatori ipotizzano che molti animali, e forse anche gli esseri umani, possano reagire ai campi magnetici in modi non ancora del tutto compresi.
Materials provided by Max Planck Institute of Animal Behavior. Note: Content may be edited for style and length.
Clivia Lisowski, Michael Quetting, Daniela Klaus, Lisa Lazarevski, Lea Seep, Maximilian Germer, Jian Li, Inge Müller, Daniel Zuniga, Wolfgang Fiedler, Dina K. N. Dechmann, Kasper Thorup, Jan Hasenauer, Lars Fester, Stefanie Kuerten, Michael Farle, Ulf Wiedwald, Martin Wikelski, Christian Kurts. Homing pigeon navigation relies on superparamagnetic macrophages under overcast conditions. Science, 2026; 392 (6801): 985 DOI: 10.1126/science.ady2486
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