Cum folosesc păsările călătoare mecanica cuantică
Cine bea paharul științei pe jumătate, devine ateu. Dar cine bea paharul științei în întregime, dă la fund de Dumnezeu.
Pe măsură ce știința evoluează, tot mai multe dintre mecanismele extraordinare prezente în natură sunt dezlegate prin știință, iar omul rămâne uimit de inteligența și complexitatea creației lui Dumnezeu.
Astfel, studii recente arată că unele păsări pot simți câmpul magnetic al Pământului, folosindu-l în călătoriile lor, practic pentru a naviga, ca pe o hartă.
Modul exact în care păsările fac acest lucru a rămas mult timp un mister. Acum însă, cercetătorii au confirmat că o proteină găsită în ochii păsărilor afișează un fenomen mecanic cuantic care le face sensibile la câmpurile magnetice. Cercetătorii sugerează că acest mecanism ar putea fi în spatele abilităților de magnetorecepție ale păsărilor.
De zeci de ani, cercetătorii au încercat să rezolve o întrebare simplă cu un răspuns remarcabil de complex: Cum își găsesc păsările drumul?
Unul dintre cele mai mari mistere din biologia senzorială este modul în care animalele sunt capabile să simtă câmpul magnetic al Pământului și să îl folosească pentru a naviga.
Cercetătorii au arătat că unele animale pot într-adevăr să detecteze câmpul magnetic al Pământului, folosindu-l pentru a se orienta în spațiu, dar modul în care păsările precum Măcăleandrul (Erithacus rubecula) detectează un câmp atât de slab i-a nedumerit mult timp pe biologi.
Soluția acestei probleme, putem spune, este Sfântul Graal al biologiei senzoriale. Și, deși răspunsul a fost mult timp evaziv, cercetătorii au prezentat teorii care speră că ar putea explica acest mister.
În urmă cu peste patruzeci de ani, la sfârșitul anilor 1970, un fizician și-a imaginat pentru prima dată ideea că o moleculă sensibilă la lumină ar putea fi folosită de animale pentru a simți câmpul magnetic al Pământului. Această teorie propunea că animalele ar putea simți câmpurile magnetice folosind un fenomen mecanic cuantic numit „perechi radicale”.
Ipoteza perechii radicale sugerează că avem o moleculă sensibilă la lumină – absoarbe lumina – și, în final, obținem o pereche radicală – deci doi electroni nepereche.
Spinii magnetici ai acestei perechi radicale pot lua două stări:
- Când ambele indică în aceeași direcție: stare triplet.
- Când ambele sunt îndreptate în direcții opuse: stare
Perechea oscilează între aceste două stări, dar un câmp magnetic înclină echilibrul, crescând probabilitatea uneia dintre cele două. Și această schimbare în echilibrul duratei de viață a stării triplet în raport cu starea singlet, este cea care se crede a fi baza magnetorecepției.
De asemenea, a existat o singură clasă de molecule despre care oamenii știau că inițial ar putea folosi lumina pentru a genera perechi radicale – în plante – și au fost numite criptocrome. Aceste substanțe funcționează ca fotoreceptori sensibili la lumina albastră și sunt, în general, proteine implicate în reglarea ritmurilor circadiene.
Cercetătorii au căutat aceste molecule criptocrome la păsări și, întrucât criptocromele au nevoie de lumină pentru a funcționa, au căutat în mod specific în ochii păsărilor. La unele dintre păsări au descoperit prezența unei proteine numite Cry4.
Proteina Cry4 le perminte păsărilor să se orienteze în zbor prin percepția câmpului magnetic al Pământului, atât pe timp de zi, cât și pe timp de noapte. Una dintre speciile supuse studiilor, și anume cinteza zebrată, prezenta trei tipuri de criptocrome, Cry1, Cry2 și Cry4, atât la nivelul ochilor, cât și al creierului.
Nivelul proteinelor Cry1 și Cry2 era variabil, însă nivelul substanței Cry4 s-a dovedit a fi relativ constant. Oscilația circadiană a nivelului Cry4 s-a dovedit a fi foarte redusă, comparativ cu Cry1 și Cry2. Păsările dispun de un sistem de orientare microscopic, la nivel ocular, bazat pe substanța Cry4, ce le permite să zboare în direcția corectă, atât în deplasările diurne, cât și în cele nocturne.
Totuși, spun cercetătorii, și substanțele Cry1 și Cry2 ar putea fi implicate în magnetorecepție. Este posibil ca, la păsările migratoare, câmpul magnetic terestru să fie perceput sub forma unor „umbre” sau contururi vagi, care se suprapun peste imaginile obișnuite ale locurilor în care zboară. Cele două studii în urma cărora au fost obținute aceste rezultate au fost publicate în Journal of the Royal Society Interface și Current Biology.
