وجود «قطب‌نما» در چشم پرندگان!

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که پرندگان چگونه در مهاجرت فصلی راه خود را پیدا می‌کنند؟ آنها می‌توانند این کار را هر سال انجام دهند، چرا که توانایی تشخیص میدان مغناطیسی زمین را دارند.

اکنون دانشمندان با یک مطالعه جدید یک قدم به شناسایی چگونگی دقیق انجام این کار توسط پرندگان نزدیک شده‌اند و باور کنیم یا نه، به نظر می‌رسد این کار به مکانیک کوانتومی مربوط می‌شود که جادوی خود را درست در چشمان پرندگان انجام می‌دهد.

گروهی از دانشمندان در حال جمع آوری شواهدی بودند که نشان می‌داد حس مغناطیسی پرندگان مهاجر بر اساس "کریپتوکروم-۴"، یک پروتئین حساس به نور در چشم آنها است. این پروتئین مانند یک حسگر مغناطیسی عمل می‌کند و یک جهت خاص را با فرآیندهای شیمیایی که بسته به جهت میدان مغناطیسی زمین مقادیر متغیری از مولکول‌های جدید تولید می‌کند، به پرنده نشان می‌دهد. پس از این واکنش‌ها، نورون‌های پرنده به این مولکول‌ها واکنش می‌دهند تا پرنده تغییر جهت دهد.

اکنون همانطور که در مقاله منتشر شده در مجله "نیچر"(Nature) توضیح داده شده است، دانشمندان توانستند با مشاهده چگونگی واکنش "کریپتوکروم-۴" به میدان‌های مغناطیسی در آزمایشگاه، گامی در جهت تأیید این نظریه بردارند.

از آنجا که مطالعه روی پرندگان واقعی هنوز از نظر فنی امکانپذیر نیست، دانشمندان به جای مطالعه پروتئین‌های گرفته شده از پرندگان واقعی، خودشان "کریپتوکروم-۴" را ایجاد کردند و واکنش‌های شیمیایی این پروتئین را در یک لوله آزمایش و در معرض یک میدان مغناطیسی ۱۰۰ برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین، بررسی کردند.

هنگامی که آنها این پروتئین در گونه‌های مختلف پرندگان را مقایسه کردند، دریافتند که "کریپتوکروم-۴" در پرنده سینه سرخ مهاجر اروپایی نسبت به "کریپتوکروم-۴" موجود در بدن پرندگان غیرمهاجر به میدان‌های مغناطیسی حساس‌تر است.

علاوه بر این، یافته‌های آنها نشان داد که "کریپتوکروم-۴" ممکن است فعالیت نورون را از طریق واکنش‌های شیمیایی تحریک کند، بنابراین محققان برای درک بهتر این فرآیند، واکنش‌های شیمیایی "کریپتوکروم-۴" را بر روی رایانه شبیه‌سازی کردند. با این واکنش‌ها که ساختار و محتوای پروتئین را تغییر می‌دهند و شامل حرکت الکترون‌های منفرد است، مکانیک کوانتومی وارد بازی می‌شود.

نور در این واکنش‌ها به این پروتئین که از زنجیره‌ای از مولکول‌های تاخورده در خود تشکیل شده است، برخورد کرده و تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل باعث پرش الکترون در بعضی از قسمت‌های زنجیره از یک پیوند به پیوند دیگر می‌شود و در نتیجه یک جفت مولکول ایجاد می‌شود. هر دوی این ترکیبات حاوی تعداد غیرعادی از الکترون‌هایی هستند که باهم جفت می‌شوند و دو الکترون را جفت نشده باقی می‌گذارند. سپس دو الکترون جفت نشده در هر مولکول خودشان یک دوتایی و جفت تشکیل می‌دهند و چرخش‌های کوانتومی آنها جهات مختلف را نشان می‌دهد.

سپس چرخش‌های دو الکترون در حدود یک میلیون بار در ثانیه شروع به نوسان می‌کند و مدت زمانی که الکترون‌ها به صورت همسو یا غیر همسو می‌گذرانند به جهت میدان مغناطیسی بستگی دارد. بنابراین واکنش عصبی پرنده به جهت میدان مغناطیسی بستگی دارد و این امکان وجود دارد که این مکانیسم به پرندگان اجازه دهد میدان‌های مغناطیسی را درک کرده و طبق آنها حرکت کنند.

پروفسور "هنریک موریتسن" از دانشگاه "اولدنبرگ" آلمان گفت: ما فکر می‌کنیم این نتایج بسیار مهم هستند، زیرا برای اولین بار نشان می‌دهند که یک مولکول در دستگاه بینایی یک پرنده مهاجر نسبت به میدان‌های مغناطیسی حساس است.

تیم تحقیقاتی وی بخشی از این مطالعه را انجام داده است. با این حال اثبات قطعی نحوه جهت‌یابی پرندگان با استفاده از "کریپتوکروم-۴" و احساس میدان‌های مغناطیسی قابل انجام نیست، زیرا محققان پروتئین موجود در یک پرنده زنده را مطالعه نکرده‌اند.

"موریتسن" افزود: بنابراین هنوز باید ثابت شود که این اتفاق واقعا در چشمان پرندگان رخ می‌دهد یا نه.

منبع: ایسنا

4167