Ученые подозревали, что за способностью животных выполнять геомагнитную навигацию стоят квантовые эффекты. Считается, что геомагнитная навигация основана на свете. Теперь, исследователи смогли наблюдать, как квантовые изменения, вызванные магнитом, влияют на люминесценцию клеток.
На данный момент мы знаем, что есть виды, которые могут перемещаться, используя магнитное поле Земли. Птицы используют эту способность в своих дальних миграциях, и список таких видов становится все длиннее, включая землекопов, черепах, лобстеров и даже собак. Но как именно они могут это сделать, остается неясным.
Теперь ученые впервые наблюдали изменения в магнетизме, вызывающие биомеханическую реакцию в клетках. И клетки, участвовавшие в исследовании, были человеческими клетками, что подтверждает теорию о том, что у нас самих может быть все необходимое, чтобы обходиться с помощью магнитного поля планеты.
Радикальные пары
Явление, наблюдаемое учеными из Токийского университета, совпало с предсказаниями теории, выдвинутой в 1975 году Клаусом Шультеном из Института Макса Планка. Шультен предложил механизм, с помощью которого даже очень слабое магнитное поле, такое как у нашей планеты, могло влиять на химические реакции в их клетках, позволяя птицам воспринимать магнитные линии и ориентироваться так, как им кажется.
Идея Шультена была связана с радикальными парами.
Радикал - это молекула с нечетным числом электронов.
Когда два таких электрона, принадлежащие разным молекулам, запутываются, они образуют радикальную пару. Поскольку между электронами нет физической связи, их недолговечные отношения относятся к сфере квантовой механики.
Их ассоциация коротка, но ее достаточно, чтобы повлиять на химические реакции их молекул. Запутанные электроны могут вращаться точно синхронно друг с другом или точно друг напротив друга. В первом случае химические реакции протекают медленно. В последнем случае они быстрее.
Криптохромы и флавины
Предыдущие исследования показали, что некоторые клетки животных содержат криптохромы, белки, чувствительные к магнитным полям. Существует подмножество этих молекул, называемых «флавинами», - молекулы, которые светятся или автофлуоресцируют при воздействии синего света. Исследователи работали с человеческими клетками HeLa (клетки рака шейки матки), потому что они богаты флавинами. Это делает их особенно интересными, потому что кажется, что геомагнитная навигация чувствительна к свету.
При попадании синего света флавины либо светятся, либо образуют радикальные пары - происходит балансирующий акт, при котором чем медленнее вращается пара, тем меньше молекул остается незанятым и доступным для флуоресценции.
Эксперимент
Для эксперимента клетки HeLa облучали синим светом в течение примерно 40 секунд, вызывая их флуоресценцию. Исследователи ожидали, что этот флуоресцентный свет приведет к образованию радикальных пар.
Поскольку магнетизм может влиять на вращение электронов, каждые четыре секунды ученые проводят магнитом по клеткам. Они заметили, что их флуоресценция уменьшалась примерно на 3,5% каждый раз, когда они это делали.
Их интерпретация заключается в том, что присутствие магнита заставляло электроны в радикальных парах выравниваться, замедляя химические реакции в клетке, так что было меньше молекул, доступных для создания флуоресценции, пишет BigThink.
Джонатан Вудворд из Токийского университета, который проводил исследование вместе с докторантом Нобору Икея, объясняет, что такого захватывающего в эксперименте:
«Самое приятное в этом исследовании - увидеть, что взаимосвязь между спинами двух отдельных электронов может иметь большое влияние на биологию».
Он отмечает:
«Мы ничего не модифицировали и не добавляли к этим клеткам. Мы думаем, что у нас есть чрезвычайно веские доказательства того, что мы наблюдали чисто квантово-механический процесс, влияющий на химическую активность на клеточном уровне».
Написать комментарий