Das Erdma­gnet­feld leitet Zugvö­gel über weite Entfer­nun­gen. Trotz jahrzehn­te­lan­ger Forschung bleiben die Mecha­nis­men der magne­ti­schen Orien­tie­rung bei Vögeln unklar. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass Cryptochrome eine Rolle spielen, aber dies nachzu­wei­sen ist schwie­rig. Unser Projekt unter­sucht, ob auch Rhodop­sine, bisher überse­hen, dazu beitra­gen. Wir wollen diese Photo­re­zep­to­ren auf moleku­la­rer Ebene verste­hen und Verhal­tens­stu­dien mit trans­ge­nen Vögeln ermöglichen.

Seit Jahrhun­der­ten haben Seeleute unbekannte Gewäs­ser mit Hilfe von Kompas­sen befah­ren. Ebenso leitet das Erdma­gnet­feld verschie­dene Zugvo­gel­ar­ten über tausende Kilome­ter zu ihren Überwin­te­rungs­ge­bie­ten. Trotz 60 Jahren Forschung sind die licht­ab­hän­gi­gen moleku­la­ren Mecha­nis­men der magne­ti­schen Orien­tie­rung bei Vögeln noch immer nicht vollstän­dig verstan­den. Jüngste Studien haben gezeigt, dass das Cryptochrom-Photo­re­zep­tor in Zugvö­geln Radikal­paare bildet, die durch starke Magnet­fel­der beein­flusst werden können. Der Nachweis der Kausa­li­tät zwischen Cryptochrom und der Naviga­tion von Vögeln gestal­tet sich jedoch schwie­rig, da geeig­nete genetisch verän­der­bare Modell­or­ga­nis­men fehlen.

In diesem Zusam­men­hang wurden Rhodop­sin-Photo­re­zep­to­ren als poten­zi­elle Magnet­de­tek­to­ren bisher überse­hen, da sie offen­bar keine Radikal­paare bilden können, was laut einer Theorie aus den 1970er Jahren eine Voraus­set­zung für die Orien­tie­rung mittels Magnet­feld ist. Neuere Erkennt­nisse deuten jedoch auf eine Betei­li­gung von Rhodop­si­nen am Magne­tis­mus hin. Dieses Projekt zielt darauf ab, zu unter­su­chen, ob spezi­fi­sche Rhodop­sine in vitro mit Cryptochro­men inter­agie­ren oder Energie­trans­fers ermög­li­chen. Zusätz­lich werden wir die Photo­che­mie der Rhodop­sine erfor­schen. Um diese Fragen zu beant­wor­ten, werden wir verschie­dene Rhodop­sine mit bioche­mi­schen Verfah­ren reini­gen und umfas­sen­den spektro­sko­pi­schen Studien unter­zie­hen. Die Opsin-Gene stammen von genetisch verän­der­ba­ren Vogel­spe­zies, was Verhal­tens­stu­dien mit trans­ge­nen Organis­men ermöglicht.