Pombos detectam campos magnéticos através do ouvido interno, conclui estudo

Figura 1. Pombo-comum (Columba livia).

 

Em 1882, o naturalista francês Camille Viguier foi um dos pioneiros na sugestão de animais podiam sentir o campo magnético da Terra. Eventualmente essa especulação se mostrou correta: vários animais, desde morcegos e aves migratórias até tartarugas terrestres usam o campo magnético terrestre para orientação, similar a uma bússola. Porém, os mecanismos moleculares e neurais por trás dessa "bússola interna" permanecem ainda pouco esclarecidos. Viguier chegou a propor que o sentido magnético dos animais ocorria no ouvido interno, gerado por pequenas correntes elétricas nessa região. A ideia acabou sendo ignorada e esquecida na história.

Agora, um estudo publicado na Science (Ref.1) mostrou que a ideia de Viguier é correta, pelo menos nos pombos da espécie Columba livia - popularmente conhecida como pombo-comum ou pombo-doméstico. 

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"Qual seria a força física onipresente, desde as camadas mais altas da atmosfera até as profundezas dos oceanos, capaz de guiar os animais migratórios? Na minha opinião, existe apenas uma… e essa é o campo magnético da Terra."

Com essas palavras, publicadas em 1882, Viguier marcou a história como um dos primeiros cientistas a prever a existência de um senso magnético nos animais. Porém, por décadas seguintes, essa ideia foi considerada um mito biológico pela comunidade científica em geral. Apenas com experimentos conduzidos nas décadas de 1960 e 1970 foi demonstrado de forma conclusiva que esse sentido especial realmente existe (Ref.3). 

A magnetorrecepção é um elemento fundamental no repertório sensorial de muitos organismos, desempenhando um papel crítico na navegação de vários animais - apesar da sensibilidade a campos magnéticos ter uma variedade de usos em diferentes espécies, incluindo auxílio na captura de presas (Ref.4). Aves e morcegos usam o campo magnético terrestre para retornar para casa após busca por alimento ou durante migrações de longa distância. Peixes podem explorar esse campo magnético não apenas como uma fonte de informação direcional para manter rumos consistentes, mas também como um tipo de mapa para determinar a localização no mar e para retornar às áreas natais (Ref.5). Certas salamandras da família Salamandridae são especialmente sensíveis às variações do campo magnético da Terra (Ref.6). Mas vários animais além dos vertebrados são sensíveis aos campos magnéticos, incluindo táxons entre bactérias, moluscos, nematódeos e artrópodes (Ref.7).

O campo magnético da Terra fornece um conjunto onipresente (1) de pistas de localização para qualquer navegador capaz de percebê-lo: a polaridade (direção), a inclinação (rotação), a declinação (ângulo entre o norte magnético e o norte geográfico) e a intensidade (densidade) das linhas de campo (Fig.2). Além das informações direcionais (bússola), os gradientes de inclinação, declinação e intensidade podem fornecer informações posicionais (mapa). A intensidade e a inclinação no campo magnético mudam ~3–5 nT e ~0.009° por km, respectivamente, correspondendo a uma mudança relativa de 0,01% per km. Aves sentem mudanças de inclinação de 2-5° (Ref.8).  

Figura 2. Campo magnético da Terra. Os polos magnéticos do nosso planeta (vermelhos) estão deslocados em relação ao eixo de rotação (barra preta). As linhas de força magnética (azuis) projetam-se do Polo Sul, descrevem um arco ao redor da Terra e entram no Polo Norte (curvas à direita). O ângulo de inclinação (de 90° nos polos a 0° no equador) e a magnitude do campo magnético (mais forte nos polos) são indicados pela direção e comprimento das setas à esquerda. O equador magnético é indicado por uma linha vermelha. Ref.8

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> Muitos animais possuem um sentido magnético, que lhes permite usar o vetor do campo magnético local da Terra como uma pista de orientação espacial para navegação. Em sua forma básica, essa pista indicaria a direção do norte magnético local, semelhante a uma bússola magnética, enquanto em uma forma mais avançada poderia servir como um guia para o animal determinar sua posição (mapa magnético).

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O uso de mapas magnéticos provavelmente é ineficaz para distâncias inferiores a 50-200 km dependendo das habilidades sensoriais de cada espécie. Anomalias magnéticas criadas por minerais magnéticos na crosta terrestre podem servir como pontos de referência locais para orientação ao longo de curtas distâncias (<2 km). Aliás, existe evidência experimental sugestiva de que campos magnéticos antropogênicos podem servir como fonte de poluição sensorial para animais diversos (Ref.9).

A base celular e molecular do sentido magnético permanece obscura, mas vários mecanismos sensoriais fisicamente plausíveis têm sido propostos. Existem três principais hipóteses propostas nesse sentido.

- Magnetorrecepção Química. Baseia-se em um mecanismo quântico envolvendo influência de campos magnéticos fracos na recombinação de pares de radicais. Existem evidências de efeitos de campos magnéticos em radicais produzidos em criptocromos fotoexcitados na retina. É um mecanismo dependente de energia adicional extra fornecida pela luz visível, permitindo que os pares de radicais na estrutura ocular interajam com o campo magnético terrestre. 

- Magnetita Biogênica. Baseia-se em nanocristais magnéticos (ex.: magnetita, Fe3O4) que estariam "traduzindo" energia do campo magnético terrestre em forças mecânicas que podem ser detectadas pelo sistema nervoso. Porém, tais partículas ainda não foram descobertas ou comprovadas nas células sensoriais de vertebrados. Por outro lado, evidência recente - obtida de experimentos com pulsos magnéticos - sugere que tartarugas-marinhas (Caretta caretta) exibem mapa magnético e magnetorreceptores baseados em magnetita (Ref.10).

- Indução Eletromagnética. Esse mecanismo envolve detectar pequenas correntes elétricas geradas quando um animal move através do campo magnético terrestre. É similar à energia elétrica gerada pelo dínamo de bicicletas: esse gerador elétrico é constituído de magnetos (ímãs) e usa a energia mecânica do movimento das rodas para produzir corrente contínua que acende os faróis. Tubarões, por exemplo, são sensíveis a campos elétricos e podem potencialmente usar esse mecanismo (2). Evidências experimentais em pombos apontam um mecanismo de bússola baseado na indução eletromagnética ocorrendo dentro da endolinfa dos canais semicirculares do ouvido interno, com células capilares funcionando como eletrorreceptores.

É possível que uma mesma espécie animal possua dois sensores magnéticos sintonizados para desempenhar funções diferentes (ex.: bússola + mapa). Por exemplo, peixes-zebras (Danio rerio) parecem usar partículas magnéticas na escuridão e pares de radicais sob luz branca (Ref.9).

São ainda também incertas quais regiões e circuitos neurais do cérebro responsáveis pelo processamento da informação magnética recebida. Experimentos sugerem que os núcleos trigeminais e/ou vestibulares do tronco encefálico provavelmente são os principais centros de processamento de informações magnéticas em roedores, aves e peixes (Ref.11).

Pombos-domésticos fazem referência a múltiplas linhagens de aves da espécie Columba livia cuja domesticação inicial pode ter ocorrido na pré-história (Ref.12). Uma dessas linhagens, o pombo-correio, tem sido artificialmente selecionado ao longo de vários séculos no sentido de retornar para o local onde foi criado ("casa") a partir de localizações distantes e sem pistas familiares. Essas aves são capazes desse feito ao combinar um compasso interno preciso com uma forte memória de referências geográficas.

Aliás, pombos em geral, possuem grande habilidade de navegação e conseguem encontrar facilmente o caminho para casa a partir de locais distantes. Por exemplo, Júlio César usou pombos para comunicar a Roma sua vitória sobre a Gália, e o papel do pombo na comunicação militar persistiu até o século XX.

 

No início de 1891, a França foi o primeiro país Europeu a integrar formalmente pombos como recurso militar. Durante o período de 1890 a 1914, o Reino Unido e a Alemanha também investiram pesado no "pombos de guerra". É estimado que entre 440 mil e 500 mil pombos foram usados por todos os lados envolvidos na Primeira Guerra (1914-18). E devido à importância dessas aves nas comunicações de guerra, os pombos-correios, pombais e criadores de pombos foram alvos legítimos para as forças inimigas durante a guerra. Pombos também atuaram na Segunda Guerra.

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Em 2019, pesquisadores liderados pelo neurobiólogo David Keays, da Universidade de Ludwig-Maximilians, Alemanha, trouxeram múltiplas evidências - experimental, neurobiológica e molecular - de que os pombos exibem um mecanismo de indução eletromagnética associado ao ouvido interno, especificamente dentro dos canais semicirculares. 

Essas evidências - reportadas no periódico Current Biology (Ref.14) - apontaram que os pombos detectam campos magnéticos por indução eletromagnética a partir dos canais semicirculares, dependendo da presença de canais de cálcio dependentes de tensão (CaV1.3) localizados apicalmente em uma população de células ciliadas eletrossensoriais (Fig.3). 

Figura 2. Esquema ilustrando a magnetorrecepção baseada em indução no ouvido interno do pombo. (A) Um canal semicircular com células ciliadas sensoriais localizadas na base da cúpula gelatinosa na crista ampular (ca). (B) A rotação da cabeça da ave perpendicular ao plano do canal semicircular causa uma redistribuição de cargas através da cúpula. (C) Canais iônicos dependentes de tensão localizados apicalmente nas células ciliadas respondem a essa redistribuição de carga, permitindo ou restringindo o influxo de cátions para dentro da célula ciliada. Ref.14

Mesmo estímulos magnéticos de baixa intensidade (150 μT) mostraram potencialmente induzir campos elétricos na faixa de detecção fisiológica dessas aves.

No novo estudo, o mesmo grupo de pesquisa (Keays et al.) usou técnicas avançadas de microscopia e de mapeamento cerebral e revelou circuitos neurais especializados que processam informação magnética no cérebro dos pombos. Em específico, os pesquisadores observaram forte ativação em uma região do cérebro chamada núcleo vestibular, que está conectada ao ouvido interno. E uma análise genética do tecido do ouvido interno revelou células ciliadas com sensores elétricos altamente sensíveis, os mesmos usados pelos tubarões para detectar suas presas.

As células descritas mostraram ser idealmente equipadas (maquinário molecular) para detectar campos magnéticos usando indução eletromagnética, corroborando os achados do estudo de 2019. Pulsos magnéticos são convertidos em sinais elétricos nos canais semicirculares do ouvido interno dessas aves, com a informação resultante sendo processada em um circuito vestibular-mesopálio do cérebro,  permitindo o uso do campo magnético terrestre para navegação aérea.

Leitura recomendada:

• Qual é a constituição do núcleo da Terra e sua relação com o campo magnético terrestre?
• Tubarões usam o campo magnético da Terra para navegarem pelos mares, aponta estudo

REFERÊNCIAS

1. Nordmann et al. (2025). A global screen for magnetically induced neuronal activity in the pigeon brain. Science. https://doi.org/10.1126/science.aea6425
2. https://www.lmu.de/en/newsroom/news-overview/news/an-electric-discovery-pigeons-detect-magnetic-fields-through-their-inner-ear.html
3. Keays & Nimpf (2022). Myths in magnetosensation. iScience, Volume 25, Issue 6, 104454. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104454
4. Schneider et al. (2023). "Over 50 years of behavioural evidence on the magnetic sense in animals: what has been learnt and how?" The European Physical Journal Special Topics 232, 269–278. https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-022-00755-8
5. Phillips & Diego-Rasilla (2022). The amphibian magnetic sense(s). Journal of Comparative Physiology A, vol. 208. https://doi.org/10.1007/s00359-022-01584-9
6. Naisbett-Jones & Lohmann (2022). Magnetoreception and magnetic navigation in fishes: a half century of discovery. Journal of Comparative Physiology A 208, 19–40. https://doi.org/10.1007/s00359-021-01527-w
7. Putman, N.F. (2022). Magnetosensation. Journal of Comparative Physiology A 208, 1–7. https://doi.org/10.1007/s00359-021-01538-7
8. Neill et al. (2012). Magnetoreception and baroreception in birds. Development, Growth & Differentiation, Volume 55, Issue 1, Pages 188-197. https://doi.org/10.1111/dgd.12025
9. Ziegenbalg et al. (2025). Extremely low frequency magnetic field distracts zebrafish from a visual cognitive task. Scientific Reports 15, 8589. https://doi.org/10.1038/s41598-025-90194-x
10. Mackiewicz et al. (2025). Disruption of the sea turtle magnetic map sense by a magnetic pulse. Journal of Experimental Biology, 228 (22): jeb251243. https://doi.org/10.1242/jeb.251243
11. Malkemper & SShirdhankar (2024). Cognitive maps and the magnetic sense in vertebrates. Current Opinion in Neurobiology, Volume 86, 102880. https://doi.org/10.1016/j.conb.2024.102880
12. Shapiro & Domyan (2013). Domestic pigeons. Current Biology, Volume 23, Issue 8, Pages R302-R303. https://doi.org/10.1016/j.cub.2013.01.063
13. Snyders, H. (2015). 'More than just human heroes': The Role of the Pigeon in the First World War. Scientia Militaria, South African Journal of Military Studies, Vol. 43, No. 2, 2015, pp. 133–150. https://doi.org/10.5787/43-2-1127
14. Keays et al. (2019). A Putative Mechanism for Magnetoreception by Electromagnetic Induction in the Pigeon Inner Ear. Current Biology, Volume 29, Issue 23, P4052-4059.E4. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.048