Птицы могут ориентироваться в квантовой физике

18.07.2021 | Новости | Просмотры: 54

А вы знали что малиновкам компас не нужен? Это потому, что они могут ощущать магнитные поля, которые помогают им отличать север от юга. 

Некоторые ученые думали, что эта сверхдержава может быть основана на квантовой физике. Это наука об очень малых вещах, таких как атомы и электроны. Новое исследование делает идею квантового «компаса» еще более вероятной.

Певчим птицам, таким как европейские малиновки, необходимо чувствовать магнитное поле Земли, чтобы ориентироваться во время ежегодных дальних походов. За этим мог быть особый белок в глазах птиц. Этот белок называется CRY4. Сокращение от криптохрома (KRIP-toh-kroam) 4.

Некоторые ученые считают, что CRY4 действует как крошечная стрелка компаса. И квантовая физика может объяснить, как это работает. Если это правда, это был бы шаг вперед для биофизиков. Эти ученые изучают, как физика и биология работают вместе. Они стремятся понять, когда квантовая физика может стать важной для живых существ.

До сих пор никто никогда не измерял, действительно ли CRY4 реагирует на магнитные поля. Итак, ученые изучили этот белок в лаборатории. Они изучили тип CRY4, обнаруженный в глазах европейских малиновок (Erithacus rubecula). Исследователи обнаружили, что он действительно реагирует на магнитные поля. Это нужно для того, чтобы он служил компасом.

Исследователи сообщили о своих результатах 24 июня в Nature

«Это первая статья, которая на самом деле показывает, что птичий криптохром 4 обладает магнитной чувствительностью», - говорит Рэйчел Мухейм, сенсорный биолог, кторая работает в Лундском университете в Швеции.

Ученые считают, что для работы CRY4 нужен синий свет. Когда свет таких длин волн попадает на белок, он запускает серию реакций. Эти реакции перемещают электрон вокруг себя. В конце концов, в разных частях белка есть два неспаренных электрона. Эти одинокие электроны ведут себя как крошечные магниты. Это благодаря квантовому свойству электронов, известному как спин.

Если Вам нужно созздать стиль в Вашем доме - обратите внимание на новую коллекциюкерамической плитки Porcelanosa Liston Madera, которая представляет собой невероятно красивую и естественную имитацию натурального дерева. Керамогранит из этой линейки выпускается в популярном и удобном в укладке формате 120х45 мм.

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 странной квантовой неопределенности. Это называется квантовой суперпозицией. Он описывает только вероятность нахождения электронов в любом расположении.

В конце реакции белок может трансформироваться в другую версию или вернуться к тому, как он был начат. Какой из них он выберет, зависит от вероятностей этих электронов.

И здесь вступают в силу магнитные поля. Магнитное поле изменяет вероятность того, что электроны будут указывать в одном направлении. Это меняет количество образовавшейся новой формы белка. Птицы могут почувствовать это изменение. Таким образом они могут обнаружить магнитное поле Земли.

Но пока никто не понимает этой части процесса. «Как птица это воспринимает? Мы не знаем, - признает Питер Хор. Он химик в Оксфордском университете. Он также является соавтором нового исследования.

Идея о том, что криптохромы играют определенную роль в компасах для птиц, существует уже несколько десятилетий. Но «никто не смог подтвердить это» в ходе испытаний, отмечает Цзинцзин Сюй. Она биохимик. Она работает в Ольденбургском университете в Германии. Итак, в новом исследовании она, Хор и их коллеги поразили белок CRY4 светом синего лазера. Затем они наблюдали за тем, что произошло.

Белок поглотил часть света. Когда исследователи включали магнитное поле, это меняло количество света, поглощаемого белком. Это один из признаков того, что магнитное поле изменило размер измененной формы белка.

Исследователи не смотрели на белки в птичьих глазах. Вместо этого они провели тесты белков в жидкости внутри пробирки. Это затрудняет интерпретацию новых результатов. Белок может реагировать в жидкости иначе, чем на птичьего глаза. Например, ученые считают, что белки в глазах могут быть выстроены в одном направлении. В будущем исследователи надеются провести исследования на реальных глазах. И это дало бы им буквально вид с высоты птичьего полета.

Зарегистрируйся и получи 50 Вт. ?