يمكن أن تحصل الطيور على إحساسها بالاتجاه من فيزياء الكم
روبينز الأوروبي لديه بروتين في عينه حساس للمجالات المغناطيسية
هذا الروبين الأوروبي هو نوع يقوم بهجرات سنوية. يتم إرشاد قطعان منهم على طول الطريق من خلال إحساسهم الفطري بالشمال والجنوب. قد يكون البروتين في عيون الطيور وراء براعتهم في الملاحة.
الروبوتات الأوروبية لا تحتاج إلى بوصلة. هذا لأنهم يستطيعون استشعار الحقول المغناطيسية التي تساعدهم على معرفة الشمال من الجنوب. اعتقد بعض العلماء أن هذه القوة العظمى قد تكون قائمة على فيزياء الكم . هذا هو علم الأشياء الصغيرة جدًا ، مثل الذرات والإلكترونات. بحث جديد يجعل فكرة "البوصلة" الكمومية تبدو الآن أكثر احتمالية.
تحتاج الطيور المغردة مثل الروبوتات الأوروبية إلى استشعار المجال المغناطيسي للأرض للتنقل أثناء القيام برحلات طويلة سنويًا. بروتين خاص في عيون الطيور يمكن أن يكون وراء هذا. يسمى هذا البروتين CRY4. إنها اختصار لـ cryptochrome (KRIP-toh-kroam) 4.
الشرح: الكم هو عالم الصغير للغاية
يعتقد بعض العلماء أن CRY4 تعمل مثل إبرة بوصلة صغيرة. ويمكن لفيزياء الكم أن تشرح كيف يعمل. إذا كان هذا صحيحًا ، فسيكون خطوة للأمام لعلماء الفيزياء الحيوية. يدرس هؤلاء العلماء كيفية عمل الفيزياء والأحياء معًا. إنهم يسعون إلى فهم متى يمكن أن تصبح فيزياء الكم مهمة للكائنات الحية.
حتى الآن ، لم يقم أحد بقياس ما إذا كانت CRY4 ستستجيب بالفعل للمجالات المغناطيسية. لذلك درس العلماء هذا البروتين في المختبر ، ودرسوا نوعًا من بروتينات CRY4 الموجودة في عيون الروبوتات الأوروبية ( erithacus rubecula ) وجد الباحثون أنه يستجيب بالفعل للمجالات المغناطيسية . هذا ضروري ليكون بمثابة بوصلة.
أعلن الباحثون عن نتائجهم في 24 يونيو في مجلة نيتشر .
تقول راشيل موهايم: "هذه هي الورقة الأولى التي تُظهر في الواقع أن كريبتوكروم 4 للطيور حساس مغناطيسيًا". عالمة أحياء حسية ، تعمل في جامعة لوند في السويد.
غريب حقا
يعتقد العلماء أن CRY4 يحتاج إلى ضوء أزرق لكي يعمل. عندما يصطدم ضوء تلك الأطوال الموجية بالبروتين ، فإنه يطلق سلسلة من التفاعلات. ردود الفعل هذه تنقل إلكترونًا حولها. في النهاية ، يوجد إلكترونان غير متزاوجين في أجزاء مختلفة من البروتين. تتصرف هذه الإلكترونات المنفردة مثل المغناطيسات الصغيرة. هذا بفضل الخاصية الكمومية للإلكترونات المعروفة باللف المغزلي.
يمكن أن يشير مغناطيس الإلكترونين إلى بعضهما البعض أو في اتجاهين متعاكسين. لكن الإلكترونات لا تستقر على أي من الترتيبين. إنهم موجودون في مأزق كمومي غريب . إنه يسمى تراكب الكم. يصف فقط احتمال العثور على الإلكترونات في أي من الترتيب.
في نهاية التفاعل ، يمكن للبروتين أن يتحول إلى نسخة مختلفة - أو يعود إلى الطريقة التي بدأ بها. أي واحد تختاره يعتمد على تلك الاحتمالات الإلكترونية.
وهنا يأتي دور المجالات المغناطيسية. يغير المجال المغناطيسي احتمالية توجيه الإلكترونات في نفس الاتجاه. هذا يغير كمية الشكل الجديد للبروتين المتكون. قد تشعر الطيور بهذا التغيير. بهذه الطريقة ، يمكنهم اكتشاف المجال المغناطيسي للأرض.
لكن لا أحد حتى الآن يفهم هذا الجزء من العملية. "كيف يدرك الطائر هذا؟ لا نعرف ، "يعترف بيتر هور. إنه كيميائي في جامعة أكسفورد. وهو أيضًا مؤلف مشارك للدراسة الجديدة.
كانت فكرة أن الكريبتوكروميس تلعب دورًا ما في بوصلات الطيور موجودة منذ عقود. لكن "لا أحد يستطيع تأكيد ذلك" في الاختبارات ، كما يشير جينغجينغ شو. هي عالمة كيمياء حيوية. تعمل في جامعة أولدنبورغ في ألمانيا. لذلك في دراسة جديدة ، قامت هي وهور وزملاؤهم بضرب بروتين CRY4 بضوء من الليزر الأزرق. ثم لاحظوا ما حدث.
يمتص البروتين بعض الضوء. عندما قام الباحثون بتشغيل مجال مغناطيسي ، أدى ذلك إلى تغيير مقدار الضوء الذي يمتصه البروتين. هذه علامة واحدة على أن المجال المغناطيسي قد غيّر مقدار الشكل المتغير للبروتين.
لم ينظر الباحثون إلى البروتينات داخل أعين الطيور. وبدلاً من ذلك ، أجروا اختباراتهم على البروتينات في سائل داخل الأنبوب. هذا يجعل من الصعب تفسير النتائج الجديدة. قد يستجيب البروتين في السائل بشكل مختلف عن استجابة عين الطائر. على سبيل المثال ، يعتقد العلماء أن البروتينات الموجودة في العين قد تصطف في اتجاه واحد. في المستقبل ، يأمل الباحثون في إجراء دراسات على العيون الفعلية. وهذا من شأنه أن يمنحهم وجهة نظر حرفية
المصدر باللغة الإنكليزية: اضغط هنا
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة علياء البدري
