Nessuna prova di effetti del campo magnetico sul comportamento della Drosophila

Natura volume 620, pagine 595–599 (2023) Citare questo articolo

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Gli uccelli canori migratori hanno la straordinaria capacità di estrarre informazioni direzionali dal campo magnetico terrestre1,2. L’esatto meccanismo di questo senso della bussola magnetica dipendente dalla luce, tuttavia, non è completamente compreso. L'ipotesi più promettente si concentra sulla dinamica dello spin quantistico delle coppie di radicali transitori formate nelle proteine ​​criptocromo della retina3,4,5. Purtroppo, gran parte delle prove a sostegno di questa teoria sono circostanziali, in gran parte a causa delle sfide estreme poste dalla modificazione genetica degli uccelli selvatici. La Drosophila è stata quindi reclutata come organismo modello e diversi rapporti influenti sugli effetti del campo magnetico mediati dal criptocromo sul comportamento delle mosche sono stati ampiamente interpretati come supporto per un meccanismo radicale basato sulla coppia negli uccelli6,7,8,9,10,11, 12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Qui riportiamo i risultati di un ampio studio che ha testato gli effetti del campo magnetico su 97.658 mosche che si muovevano in un labirinto a due bracci e su 10.960 mosche che eseguivano il comportamento di fuga spontaneo noto come geotassi negativa. In condizioni meticolosamente controllate e con campioni di grandi dimensioni, non siamo stati in grado di trovare prove di un comportamento magneticamente sensibile nella Drosophila. Inoltre, dopo aver rivalutato gli approcci statistici e le dimensioni del campione utilizzati negli studi che abbiamo cercato di replicare, suggeriamo che molti, se non tutti, i risultati originali fossero falsi positivi. I nostri risultati quindi pongono notevoli dubbi sull’esistenza del rilevamento magnetico nella Drosophila e quindi suggeriscono fortemente che gli uccelli canori migratori notturni rimangono l’organismo di scelta per chiarire il meccanismo della magnetorecezione dipendente dalla luce.

La maggior parte della nostra conoscenza della magnetorecezione dipendente dalla luce proviene dagli uccelli canori migratori notturni, che mostrano risposte della bussola altamente riproducibili quando testati durante la stagione migratoria in gabbie di orientamento come gli imbuti Emlen24,25,26 e nel volo libero27. Sembrano anche combinare la direzione della bussola verso casa con un "segnale di stop" basato sull'inclinazione magnetica per decidere dove terminare il viaggio di ritorno28. Lavorare con questi uccelli è impegnativo perché non possono essere allevati regolarmente in cattività e molti approcci genetici moderni sono inapplicabili. Eravamo quindi interessati a vedere i rapporti secondo cui la Drosophila mostra comportamenti influenzati magneticamente6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Anche se il vantaggio evolutivo dello sfruttamento dei segnali magnetici non è chiaro, un paradigma comportamentale ampiamente riproducibile per testare la magnetorecezione nella Drosophila faciliterebbe notevolmente la ricerca degli esatti meccanismi delle molecole sensoriali, delle basi genetiche e delle risposte neuronali agli stimoli magnetici. Sarebbe molto più difficile raggiungere lo stesso livello di conoscenza e intuizione utilizzando solo gli uccelli canori migratori notturni. Abbiamo quindi deciso di implementare due dei test comportamentali sulla Drosophila pubblicati nei nostri laboratori.

Per prima cosa abbiamo provato il test del labirinto a scelta binaria a forma di T di Gegear et al.6,7 e Foley et al.8 con una replica esatta dell'apparato originale e seguendo i protocolli pubblicati e le informazioni aggiuntive fornite dagli autori originali (Extended Dati Fig. 1). Un campo magnetico di circa 500 µT è stato applicato in un braccio del labirinto e nessun campo magnetico nell'altro, facendo passare correnti identiche rispettivamente parallele e antiparallele attraverso identiche bobine a doppio avvolgimento. Questa disposizione garantisce che eventuali effetti non magnetici, come un lieve riscaldamento, siano gli stessi nei due bracci. L'apparecchio, insieme alle strisce luminose bianche, era contenuto in una scatola di legno posta all'interno di una camera schermata elettromagneticamente (4,0 × 5,0 × 2,5 m3) in un edificio di legno che attenuava i campi a radiofrequenza di fondo di un fattore di almeno 105 (rif. 29). In questo modo le mosche, testate in gruppi di circa 100, sono state esposte al campo statico prodotto dalle bobine e/o al campo magnetico terrestre ma non ai campi elettromagnetici a radiofrequenza, che si è scoperto interferiscono con la capacità degli uccelli di utilizzare la propria bussola magnetica26,29,30.