Ver nosso mundo através dos olhos de um pássaro migratório seria uma experiência bastante assustadora. um pouco em seu sistema visual permite que eles “vejam” o campo magnético de nosso planeta, um truque inteligente da física quântica e da bioquímica que os ajuda a velejar por longas distâncias.

Agora, pela primeira vez, os cientistas da Universidade de Tóquio observaram diretamente um reação chave A hipótese é que ele esteja por trás do talento de pássaros e muitas outras criaturas para detectar a direção dos pólos do planeta.

É importante notar que esta é uma evidência de que a física quântica afeta diretamente uma reação bioquímica em uma célula, o que há muito formulamos, mas não vimos em ação antes.

Usando um microscópio feito sob medida, sensível a raios tênues, a equipe viu uma vez que uma cultura de células humanas contendo um material próprio sensível à luz respondeu dinamicamente às mudanças em um campo magnético.

A fluorescência de uma célula escurece quando um campo magnético passa. (Ikeya e Woodward, CC BY)

A mudança que os pesquisadores observaram em laboratório coincide com o que era esperado se um efeito quântico peculiar fosse o responsável pela reação iluminante.

“Não modificamos ou adicionamos zero a essas células”, ele diz o biofísico Jonathan Woodward.

“Acreditamos que temos evidências muito fortes de que eles observaram um processo puramente mecânico quântico que afeta a atividade química no nível celular.”

logo, uma vez que as células, principalmente as células humanas, são capazes de responder a campos magnéticos?

Embora existam várias hipóteses, muitos pesquisadores pensam que a capacidade se deve a uma reação quântica única envolvendo fotorreceptores chamados criptocromos.

Cirptocromos são encontrados nas células de muitas espécies e estão envolvidos na regulação dos ritmos circadianos. Em espécies migratórias pássaros, cachorros, e outras espécies, estão relacionadas à misteriosa capacidade de detectar campos magnéticos.

Na verdade, enquanto a maioria de nós não consegue ver os campos magnéticos, nossas próprias células definitivamente veem eles contêm criptocromos. E há evidências de que, embora inconscientes, os humanos ainda são capazes de detectar O magnetismo da terreno.

Para ver a reação dos criptocromos em ação, os pesquisadores banharam uma cultura de células humanas contendo criptocromos em luz azul e fizeram com que fluíssem fracamente. À medida que brilhavam, o computador varria repetidamente campos magnéticos de várias frequências sobre as células.

Eles descobriram que cada vez que o registro magnético passava pelas células, suas fluorescentes caíam tapume de 3,5 por cento, o suficiente para mostrar uma reação direta.

logo, uma vez que um campo magnético pode afetar um fotorreceptor?

Tudo se resume a um pouco chamado spin: uma propriedade inata dos elétrons.

Já sabemos que o spin é significativamente afetado por campos magnéticos. Organize os elétrons corretamente em torno de um corpúsculo e reúna o suficiente deles em um só lugar e a tamanho material resultante pode ser movida usando zero mais do que um fraco campo magnético uma vez que o que envolve nosso planeta.

Tudo está muito se você quiser fazer uma agulha para uma bússola de navegação. Mas, sem sinais óbvios de pedaços de material magneticamente sensíveis dentro dos crânios dos pombos, os físicos tiveram que pensar menor.

Em 1975, um pesquisador do Instituto Max Planck chamado Klaus Schulten desenvolveu uma teoria sobre uma vez que os campos magnéticos podem influenciar as reações químicas.

Era um pouco chamado de par radical.

Um radical de variedade de jardim é um elétron na classe externa de um corpúsculo que não está associado a um segundo elétron.

Às vezes, esses elétrons podem adotar um varão-asa em outro corpúsculo para formar um par radical. Os dois não estão emparelhados, mas graças a uma história compartilhada eles são considerados emaranhados, o que, em termos quânticos, significa que seus turnos corresponderão de forma estranha, independentemente da pausa entre eles.

Uma vez que essa interdependência não pode ser explicada por conexões físicas contínuas, é puramente uma atividade quântica, que até Albert Einstein considerou. “terrífico‘.

Na azáfama de uma cubículo viva, seu emaranhamento será passageiro. Mas mesmo essas torções brevemente correlacionadas devem persistir o suficiente para fazer uma diferença sutil no comportamento de seus respectivos átomos pais.

Neste experimento, conforme o campo magnético passava pelas células, a queda correspondente na fluorescência sugere que a geração de pares de radicais foi afetada.

Uma consequência interessante da pesquisa pode ser uma vez que até mesmo campos magnéticos fracos podem afetar indiretamente outros processos biológicos. Embora as evidências de que o magnetismo afetando a saúde humana sejam fracas, experimentos semelhantes podem levar a outra via de pesquisa.

“O mais feliz nesta pesquisa é ver que a relação entre as voltas de dois elétrons individuais pode ter um efeito significativo na biologia”, disse ele. ele diz Woodward

simples, os pássaros não são os únicos animais que confiam em nossa magnetosfera para ir embora. Mais ou menos peixe, vermes, insetos, e até mesmo alguns mamífero tem um talento para isso. Humanos poderia até ser afetado cognitivamente pelo fraco campo magnético da terreno.

A evolução desta capacidade poderia entregou muito ações diferentes com base em diferentes físicas.

Ter evidências de que pelo menos um deles conecta a estranheza do mundo quântico com o comportamento de um ser vivo é o suficiente para nos forçar a nos perguntar que outras peças da biologia surgem das profundezas fantasmagóricas da física fundamental.

Esta pesquisa foi publicada em PNAS.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!