Histologische und physikochemische Untersuchungen an eisenhaltigen Dendriten des Nervus ophthalmicus medialis im Oberschnabel von Vögeln zur qualitativen und quantitativen Charakterisierung des reizleitenden Apparates eines Magnetfeldrezeptors

• Applicant: Dr. Gerta Fleissner
• Subject Area: Animal Physiology and Biochemistry
• Term: from 2008 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 53428982

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Die Vögel haben in ihrem Oberschnabel ein System aus eisenhaltigen Dendriten, die zur Magnetfeldwahmehmung eingesetzt werden können. Durch die dreidimensionale Ausrichtung der' Dendriten in jeweils 3 bilateral symmetrischen Feldern kann der Vogel den Magnetfeldvektor unabhängig von seiner Position und Bewegung erkennen und wie ein GPS-System zur Positionsbestimmung nutzen. Die hohe Empfindlichkeit des Vogel-Systems hat Kollegen angeregt, Modellsysteme zu entwickeln, die auch technisch umgesetzt werden könnten. Unerwartet deutlich haben sich erste Befunde ergeben, die auf die Ontogenie des Schnabelorgans hinweisen durch die vergleichenden Untersuchungen an unterschiedlich alten Hühnerküken und durch zufällige Aufzuchtfehler, die die Biomineralisation von Eisen beeinflussten. Dabei wurde die Zahl und Form der Dendriten verändert. Unsere Publikationen haben ein ungeheuer großes Echo in der Presse gefunden, sowohl in den wissenschaftlichen Berichten wie auch weltweit in den Informationen für die Öffentlichkeit. Unser Modell des Schnabelorgans wird inzwischen - unter Verwendung unserer Graphiken - standardmäßig als das zum retinalen Cryptochrommodell komplementäre Magnetrezeptorsystem in der internationalen „Community" verwendet. Da wir selbst das Magnetfeld der Erde nicht bewusst wahrnehmen können, ist dieser Sinn immer noch besonders geheimnisvoll, insbesondere wenn - wie in unseren Arbeiten - mögliche Mechanismen als alte grundlegende Eigenschaften aufgezeigt werden können.

Publications

• Homing pigeons (Columba livia f. domestica) can use magnetic cues for locating food. Naturwissenschaften, Vol. 94. 2007, Issue 10, pp 813-819.
  Thalau, Peter; Holtkamp-Rötzler, Elke; Fleissner, Gerta & Wiltschko, Wolfgang
  
• Iron-mineral-Based magnetoreception in birds: The stimulus conducting system". Journal of Ornithology, Volume 148. 2007, Issue 2 Supplement, pp 643-648.
  Fleissner, Gerta; Fleissner, Guenther; Stahl, Branko & Falkenberg, Gerald
  
• A lunar clock changes shielding pigment transparency in larval ocelli of Clunio marinus. Chronobiology International, Vol. 25. 2008, No. 1 , pp. 17-30.
  Fleissner, Gerta; Schuchardt, Kirsten; Neumann, Dietrich; Bali, Geetha; Falkenberg, Gerald & Fleissner, Guenther
  
• High Resolution micro-XRP maps and electron microscopy of iron oxides inside sensory dendrites of avian magnetoreceptors. 9th intemational conference on X-ray microscopy (XRM2008), Zurich, Switzerland, Bristol. J. Phvs. Conf. Ser. 9: Pl_042.
  Falkenberg, G., Fleissner, Ge. Schuchardt, K., Fleissner, Gue.
  
• High resolution µ-XRF topography of iron oxides inside sensory dendrites of avian magnetoreceptors. HASYLAB Annual Report 2007: pp. 1481-1482.
  Fleissner, Ge., Fleissner, Gue., Schuchardt, K., Kühbacher, M., Falkenberg, G.
  
• Magnetsinn - DORIS III enthüllt Navigationssystem im Taubenschnabel. DESYS/Helmholtzgemeinschaft: Blitzlicht: Forschung mit Photonen 2007, S. 34-35.
  Fleissner, Ge.
  
• High resolution micro-XRF maps of iron oxides inside sensory dendrites of putative avian magnetoreceptors. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 186, 2009, 012084.
  Falkenberg, G.; Fleissner, G. E.; Fleissner, G. U. E.; Schuchardt, K.; Kühbacher, M.; Chalmin, E. & Janssens, K.
  
• Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of Birds." PLOS One, Vol. 5.2010, Issue 2: 29231.
  Falkenberg, Gerald; Fleissner, Gerta; Schuchardt, Kirsten; Kuehbacher, Markus; Thalau, Peter; Mouritsen, Henrik; Heyers, Dominik; Wellenreuther, Gerd & Fleissner, Guenther
  
• Ein Magnetometer im Schnabel aller Vögel? Biologie in unserer Zeit, Vol. 40. 2010, Issue 2, pp. 72–73.
  Fleissner, Gerta; Fleissner, Günther & Falkenberg, Gerald
  
• Magnetoreception. In M: Breed and J. Moore (eds.), Encvclopedia of animal behavior. 2010, Pp. 324-335, Elsevier Ltd.
  Fleissner, G. & Fleissner, G.
  
• Avian Ultraviolet/Violet cones identified as probable magnetoreceptors". PLoS ONE Vol. 6. 2011, Issue 5: e20091.
  Nießner, Christine; Denzau, Susanne; Gross, Julia Christina; Peichl, Leo; Bischof, Hans-Joachim; Fleissner, Gerta; Wiltschko, Wolfgang & Wiltschko, Roswitha
  
• Histology. In: Encvclopedia of Earth Sciences Series, J. Reitner and V. Thiel (eds.), Encyclopedia of Geobiology. 2011, part 8: pp. 441-447.
  Gudo, Michael; Fleissner, Gerta & Fleissner, Guenther
  
• XANES spectroscopy confirms magnetite inside bacterial magnetosomes. HASYLAB Annual Report 2010.
  Falkenberg, G., Fleissner, Ge., Wellenreuther, G., Niessner, C, Oesterreicher, A., Kuehbacher, M., Schuchardt, K., Fleissner, Gue.