ホーミングハトのくちばしにおける推定磁性受容器の超微細構造分析

異なる光および電子顕微鏡法を使用して、直径約5ミクロムで、超大磁気磁石（SPM）結晶を含むホーミングピジョン、コロンバリビアの上部くちばしにおける求心性三叉神経末端の細胞内組織を調査しました。SPMナノ結晶は、クラスター（直径、約1〜2 microM）に組み立てられています。これらのクラスターの約10〜15は、細胞膜に沿って配置された1つの神経末端内に発生します。各SPMクラスターは、細胞表面に向かって開いた固体繊維状カップに埋め込まれており、クラスターは繊細な繊維鎖によって順守されます。SPMクラスターに加えて、端子の線維性コアに沿って発生する鉄リン酸鉄の非結晶性血小板（幅約500 nm、幅約500 nm、最大100 nm）の2番目の無機鉄化合物が特定されています。解剖学的特徴は、これらの神経終末が地磁場の小さな強度の変化を検出できることを示唆しています。このような刺激は、SPMクラスターの変形を誘導する可能性があり、これは機械感受性膜受容体チャネルによって一次受容体電位に導入される可能性があります。神経終末を囲む表皮下脂肪細胞は、外部の機械的刺激から内部を防ぎます。これらの構造的所見は、岩の磁気測定、理論的計算、モデル実験、および行動データから推測される結論に対応し、渡り鳥からの以前の電気生理学的記録にも一致しました。

With the use of different light and electron microscopic methods, we investigated the subcellular organization of afferent trigeminal terminals in the upper beak of the homing pigeon, Columba livia, which are about 5 microm in diameter and contain superparamagnetic magnetite (SPM) crystals. The SPM nanocrystals are assembled in clusters (diameter, approximately 1-2 microm). About 10 to 15 of these clusters occur inside one nerve terminal, arranged along the cell membrane. Each SPM cluster is embedded in a solid fibrous cup, open towards the cell surface, to which the cluster adheres by delicate fiber strands. In addition to the SPM clusters, a second inorganic iron compound has been identified: noncrystalline platelets of iron phosphate (about 500 nm wide and long and maximally 100 nm thick) that occur along a fibrous core of the terminal. The anatomic features suggested that these nerve endings could detect small intensity changes of the geomagnetic field. Such stimuli can induce deformations of the SPM clusters, which could be transduced into primary receptor potentials by mechanosensitive membrane receptor channels. The subepidermal fat cells surrounding the nerve endings prevent the inside from external mechanical stimuli. These structural findings corresponded to conclusions inferred from rock magnetic measurements, theoretical calculations, model experiments, and behavioral data, which also matched previous electrophysiologic recordings from migratory birds.