A tudósok egy lépéssel közelebb kerültek, hogy megértsék néhány madár hogyan hasznosítja a kvantumfzikát a navigáláshoz.

A kutatók sejtették, hogy néhány énekesmadár kvantum iránytűt használ, mely érzékeli a Föld mágneses mezejét segítvén nekik megkülönböztetni északot déltől éves vándorlásuk során.

Új mérések alátámaszják az ötletet, hogy egy a madarak szemében lévő protein, a kriptokróm 4, vagy CRY4 mágneses szenzorként szolgálhat.

Úgy vélik, e protein mágneses érzékenysége a kvantummechanikától függ. Ha az ötlet helyesnek mutatkozik, az egy lépés volna előre a biofizikusoknak, akik meg akarják érteni hogyan és mikor válnak a kvantumelvek fontossá különböző biológiai folyamatokban.

Laboratóriumi kísérletekben a CRY4 típusa az európai vörösbegy retináiban (Erithacus rubecula) reagált a mágneses mezőkre, jelentették a kutatók június 24-én a Nature magazinban. Ez egy lényeges tulajdonsága hogy iránytűkánt szolgáljon. „Ez az első dolgozat, ami ténylegesen megmutatja, hogy a madarak kriptokróm 4 fehérjéje mágnesesen érzékeny." – mondja Rachel Muheim a svéd Lund Egyetem biológusa, aki nem vett részt a kutatásban.

A kutatók azt gondolják, hogy a kriptokróm 4 mágneses érzékelő képességét az indítja be, amikor kék fény ütközik a proteinnel. Ez a fény reakciók sorozatát indítja el, amik ingáznak egy elektron körül, két páratlan elektront eredményezve a protein különböző részeiben. Ezek a magányos elektronok kis mágnesként viselkednek, az elektronok kvantumtulajdonságának, a spinnek köszönhetően.

A két elektron mágnesei vagy párhuzamosak egymással, vagy ellenkező irányba mutatnak. De a kvantumfizika azt diktálja, hogy az elektronok egyik elrendezésbe sem telepedhetnek le. Sokkal inkább egy kvantum szuperpozícióban léteznek, amely csak annak valószínűségét írja le, hogy valamelyik konfigurációban található az elektron.

A mágneses mezők megváltoztatják ezeket e valószínűségeket. Az pedig hat arra, milyen valószínűséggel formálódik a protein egy megváltozott verzióba, ahelyett hogy visszatérne eredeti állapotába. Lehet, hogy a madarak képesek meghatározni orientációjukat egy mágness mezőben azon az alapon hány megváltozott protein jön létre, bár ez a folyamat még nem értett. „Hogy érzékelik ezt a madarak? Nem tudjuk."- mondja Peter Hore az Oxford Egyetem kémikusa, a tanumány egyik társszerzője.

"Az ötlet, hogy a kriptokrómok szerepet játszanak a madarak belső iránytűjében évtizedek óta ismeretes, de senki nem tudta ezt kísérletileg megerősíteni." - mondjaJingjiing Xu, a németországi Oldenburg Egyetemtől. Ebben a tanulmányban Xu, Hore és a kollégák megfigyelték mi történik amikor izolált proteineket ütköztettek kék lézerfénnyel. A lézer pluzus után a kutatók megmérték mennyi fényt nyelt el a minta. A kriptokróm 4-et illetően egy mágness mező addíció megváltoztatta az elnyelés mennyiségét, ami egy jel, hogy a mágneses mező hatott arra mennyi megváltozott protein forma keletkezett.

Egy proteint találtak a vörösbegy (Erithacus rubecula) szemeiben, amely segíthet nekik megkülönböztetni északot déltől éves vándorlásuk során. Ez a protein reagál a mágneses mezőkre a laboratóriumi kísérletekben, jelentik a kutatók.Forrás:https://www.sciencenews.org/article/quantum-mechanics-compass-songbird-physics

Amikor a kutatók elvégezték ugyanezt a tesztet a nem vándorló csirkékben és galambokban talált CRY4 fehérjével, a mágneses mezőnek kis hatása volt. "A vándorló madarak CRY4 fehérjéjének erősebb válasza a mágneses mezőre azt sugallhatja, hogy lehet, hogy valóban van valami speciális a vándorló madarak krpitokrómja körül, akik ezt iránytűnek használják."mondja Thorsten Ritz a Kalifornia Egyetem biofizikusa.

"De a csirkékkel és galambokkal elvégzett laboratóriumi tesztek azt mutatták, hogy ők is érzékelik a mágness mezőt."egyezte meg Ritz és Muheim. Nem világos, vajon az, hogy európai vörösbegy kriptokróm 4 fehérjéje erősebb érzékenyságet mutatott a labor tesztekben egy evolúciós nyomás eredménye, hogy a vándorló madaraknak jobb mágneses szenzora legyen.

Egy faktor, ami az eredmények magyarázatát nehezebbé teszi az, hogy izolált proteineken végzett kísérletek nem kapcsolódnak a madarak szemében lévő kondíciókhoz. Például, mondja Xu, a tudósok azt gondolják, lehet, hogy a proteinek egy vonalban állnak egy irányban a retinán belül. Hogy még jobban megvilágítsák a folyamatot, a kutatók ezt remélik, hogy a jövőbeni tanulmányokban valódi retinákon tudják elvégezni a tesztet, hogy szó szerint madártávlatot szerezzenek.

(Forrás:ScienceNews)