Как птиците се ориентират за посоката и прелитат без отклонения хиляди километри? Учените вече са стъпка по-близо до разбирането как някои птици могат да използват квантовата физика за навигация.
Изследователите подозират, че някои пойни птици използват „квантов компас“, който усеща магнитното поле на Земята, като им помага да разпознават север от юг по време на годишните си миграции. Новите измервания подкрепят идеята, че протеин в очите на птиците, наречен криптохром 4 или CRY4, може да служи като магнитен сензор, съобщава ScienceNews.
Смята се, че магнитната чувствителност на този протеин разчита на квантовата механика, която описва физическите процеси в скалата на атомите и електроните. Ако се окаже, че идеята е вярна, това би било стъпка напред за биофизиците, които искат да разберат как и кога квантовите принципи могат да станат важни в различни биологични процеси.
При лабораторни експерименти протеинът CRY4 в ретините на птици от вида европейски малини (Erithacus rubecula) реагира на магнитни полета, съобщават изследователите в Nature. Това е решаващо свойство, за да служи като компас.
„Това е първата статия, която всъщност показва, че криптохромът на птиците е магнитно чувствителен“, казва сензорният биолог Рейчъл Мухайм от университета в Лунд в Швеция.
Учените смятат, че способностите за магнитно усещане на CRY4 се инициират, когато синята светлина удари протеина. Тази светлина предизвиква поредица от реакции, които се движат около електрон, което води до два несдвоени електрона в различни части на протеина. Тези самотни електрони се държат като малки магнити, благодарение на квантовото свойство на електроните, наречено спин.
Магнитите на двата електрона могат да сочат успоредно един на друг или в противоположни посоки. Но квантовата физика повелява, че електроните не се утаяват и при двете устройства. По-скоро те съществуват в крайник, наречен квантова суперпозиция, който описва само вероятността за намиране на електроните във всяка конфигурация.
Магнитните полета променят тези вероятности. Това от своя страна влияе върху вероятността протеинът да формира променена версия, вместо да се върне в първоначалното си състояние. Птиците може да могат да определят ориентацията си в магнитно поле въз основа на това колко от променения протеин се произвежда, въпреки че този процес все още не е разбран.
„Как птицата възприема това? Не знаем “, казва химикът Питър Хоре от университета в Оксфорд, съавтор на новото проучване.
Идеята, че криптохромите играят роля във вътрешните компаси на птиците, съществува от десетилетия, но никой не би могъл да потвърди това експериментално, смятат учените.
Когато изследователите правят същия тест върху CRY4, открит при немигриращи птици и гълъби, магнитното поле има малък ефект. По-силният отговор на магнитното поле в CRY4 при мигрираща птица подсказва, че може би наистина има нещо специално в криптохромите на мигриращите птици, които използват това за компас.
