Европейским малиновкам компас не нужен. Это потому, что они могут чувствовать магнитные поля, которые помогают им отличить север от юга. Некоторые ученые полагали, что это может быть основано на квантовой физике, науке об атомах и электронах. Новые исследования делают эту гипотезу еще более вероятной.
Известно, что певчие птицы, такие как европейские малиновки, должны чувствовать магнитное поле Земли, чтобы ориентироваться, когда они совершают ежегодные дальние перелёты. Этому способствует особый белок в глазах птиц, который называется CRY4.
Некоторые ученые считают, что CRY4 действует как крошечная стрелка компаса. И квантовая физика могла бы объяснить, как это работает. Если это окажется правдой, то это будет шагом вперед для биофизиков, которые изучают, как физика и биология работают вместе.
До сих пор никто никогда не измерял, действительно ли данный белок реагирует на магнитные поля. В новом исследовании ученые изучили этот белок в глазах европейских малиновок (Erithacus rubecula). Исследователи обнаружили, что он действительно реагирует на магнитные поля и служит компасом. Исследование опубликовано в журнале Nature.
“Это первая статья, которая фактически показывает, что криптохром 4 птиц является магнитно чувствительным”, – сообщает Рэйчел Мюхайм, биолог из Университета Лунда в Швеции.
Ученые считают, что CRY4 нуждается в синем свете для работы. Когда свет этих длин волн попадает на белок, он запускает серию реакций, перемещающих два электрона.
Магниты двух электронов могут быть направлены параллельно друг другу или в противоположных направлениях. Но электроны не оседают ни на одном из них. Они существуют в странном квантовом подвешенном состоянии. Это называется квантовой суперпозицией.
В конце реакции белок может трансформироваться в другую версию — или вернуться в изначальное состояние. Какой из них он выберет, зависит от этих электронных вероятностей.
И тут в дело вступают магнитные поля, изменяющие вероятность того, что электроны будут направлены в одном направлении. Это изменяет количество образующейся новой формы белка. Птицы чувствуют эту перемену. Таким образом, они могут обнаружить магнитное поле Земли.
«Идея о том, что криптохромы играют определенную роль в компасах птиц, существует уже несколько десятилетий, но никто не мог подтвердить это в тестах», – рассказывают специалисты. Поэтому в новом исследовании они поразили белок CRY4 светом синего лазера и увидели, что произошло.
Белок поглощал часть света. Когда исследователи включили магнитное поле, количество света, поглощаемое белком, изменилось.
