الجيولوجيون والفيزيائيون الحيويون جامعة كامبريدج وأعلن مركز هيلمهولتز في برلين عن أول دليل مقنع على أن الحيوانات يمكنها التنقل في المجال المغناطيسي للأرض بالفعل منذ 97 مليون سنة. ونشرت الدراسة في المجلة اتصالات الأرض والبيئة.

تم العثور على حفريات مغناطيسية صغيرة في الرواسب البحرية القديمة، والتي يطلق عليها الباحثون اسم “الأحافير المغناطيسية”. وهي تشبه في شكلها رؤوس الرمح والإبر والرصاص، وهي أصغر من الخلية البكتيرية. ووفقا للعلماء، يمكن أن تكون هذه الهياكل المجهرية بمثابة بوصلة مدمجة، مما يسمح للحيوانات بقراءة المجال المغناطيسي للأرض والتنقل في الفضاء، كما لو كانت تستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

البوصلات المجهرية

تفاجئ الحفريات المغناطيسية ببنيتها الداخلية. حصل العلماء على صور ثلاثية الأبعاد لأول مرة صور المجالات المغناطيسية الخاصة بهم باستخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية في منشأة دايموند في أكسفورد. واكتشف الباحثون أن العزوم المغناطيسية في الداخل ملتوية بشكل حلزوني، لتشكل بنية دوامة تذكرنا بإعصار مصغر. يسمح هذا النمط للجزيئات بالاستجابة لأدنى التغيرات في قوة المجال المغناطيسي، مما يمنح الحيوان القدرة على تحديد ليس فقط الاتجاه، ولكن أيضًا قوة المجال المغناطيسي، مما يساعد في حساب الإحداثيات – خطوط الطول والعرض.

وقال البروفيسور ريتش هاريسون من جامعة كامبريدج: “إذا أنشأت الطبيعة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو جسيم يمكن الاعتماد عليه للسفر آلاف الكيلومترات عبر المحيط، فسيكون شيئًا كهذا”.

كيف تعمل البوصلة القديمة؟

تعمل الحفريات المغناطيسية كأجهزة استشعار مصغرة: فهي تسجل اتجاه وقوة المجال المغناطيسي وتنقل هذه المعلومات إلى الحيوان، وتحولها إلى خريطة للملاحة. تحافظ بنية الدوامة للجسيمات على اتجاهها بثبات حتى في ظل الاضطرابات الخارجية، مما يجعلها أداة موثوقة للهجرات طويلة المدى. يساعد هذا الاكتشاف على فهم كيفية استخدام الطيور والأسماك وبعض الحشرات للاستقبال المغناطيسي للسفر لمسافات طويلة. ويقارن العلماء هذه العملية بأنظمة الملاحة GPS الحديثة التي خلقتها الطبيعة فقط.

سر الخالق

ولا يزال من غير المعروف أي حيوان ترك هذه الحفريات. ويتكهن العلماء بأنه كائن بحري واسع الانتشار قادر على الهجرة لمسافات طويلة، وربما ثعبان البحر ظهر قبل حوالي 100 مليون سنة ويقوم برحلات طويلة من الأنهار إلى البحار.

وقال هاريسون: “السؤال التالي هو ما الذي خلق هذه الحفريات. وهذا يشير إلى البحث عن حيوان كان شائعا بما فيه الكفاية ليترك وراءه آثارا مهمة”.

نظرًا لأن الثعابين لا تزال تسافر آلاف الكيلومترات في المحيط اليوم، فهي تعتبر مرشحًا محتملاً.

في السابق، كانت دراسة الهياكل المغناطيسية الكبيرة صعبة بسبب القيود المفروضة على تقنيات الأشعة السينية. لقد أتاح التصوير المقطعي الجديد رؤية المجالات المغناطيسية الداخلية واتجاهها في ثلاثة أبعاد، مما يكشف كيف يمكن لهذه الجسيمات أن تتيح التنقل الدقيق. وأكدت المؤلفة المشاركة في الدراسة كلير دونيلي من معهد ماكس بلانك:

“إن حقيقة أننا تمكنا من رسم خريطة للبنية الداخلية باستخدام التصوير المقطعي المغناطيسي ومعرفة كيف كانت الحيوانات تتنقل منذ ملايين السنين هي نتيجة مهمة في حد ذاتها.”

تمثل الحفريات المغناطيسية المرحلة التالية من التطوير، حيث تتطور قدرة بسيطة إلى نظام ملاحة متخصص للغاية.

وقال هاريسون: “تظهر الحفريات المغناطيسية العملاقة أن الطبيعة تعلمت استخدام المغناطيسية للملاحة الدقيقة قبل وقت طويل من ظهور الطيور والأسماك الحديثة”.

وبالتالي، يساعد هذا الاكتشاف على فهم كيفية تطوير الحيوانات للاستقبال المغناطيسي البكتيري الأساسي إلى أنظمة معقدة تشبه نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).