W jaki sposób zwierzęta wyczuwają pole magnetyczne? Naukowcy weryfikują popularną hipotezę 08.01.2021

Okazuje się, że czynnikiem odpowiedzialnym za magnetorecepcję jest obecność kryptochromów, czyli fotoreceptorów światła niebieskiego.

Już w drugiej połowie XIX wieku sądzono, że niektóre zwierzęta wędrowne, jak choćby ptaki, pszczoły, ryby albo walenie, są zdolne do wykrywania kierunku linii ziemskiego pola magnetycznego. Tak rozumiany szósty zmysł umożliwia im właściwą orientację w przestrzeni i bezpieczną nawigację w terenie. Przez długi czas nie potrafiono jednak określić, co sprawia, że niektóre gatunki nabyły taką umiejętność, a inne nie.

Początkowo uznawano, że czynnikiem warunkującym magnetorecepcję jest obecność kryształów magnetytu występujących w pobliżu komórek nerwowych. Badania przeprowadzone przez zespół Davida Anthony'ego Keysa obaliły jednak tę tezę. Dziś wiadomo, że wyjątkową zdolność niektórych organizmów powodują kryptochromy. To fotoreceptory światła niebieskiego, które u koralowców koordynują cykle rozmnażania podczas pełni księżyca, a u ssaków pozwalają utrzymać właściwy cykl dobowy. 

Kryptochromy uczestniczą w procesach komórkowych działających na zasadzie łączenia się wolnych rodników w pary. Gdy dana cząsteczka zareaguje na światło, jej elektron może przenieść się do swojego sąsiada. Jeśli ich spiny są przeciwstawne, reakcja chemiczna między nimi zajdzie zdecydowanie szybciej. W przypadku magnetorecepcji konsekwencją tego procesu – pobudzanego przez obecność pola magnetycznego – jest określone zachowanie zwierząt, jak choćby lot w danym kierunku.

Choć specyfika działania została opisana już dobrych kilka lat temu, dopiero teraz udało się ją dostrzec w warunkach laboratoryjnych. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Tokio posłużył się do tego HeLa, czyli serią sztucznie wyhodowanych komórek raka szyjki macicy. Zostały one napromieniowane niebieskim światłem, a następnie roztaczano wokół nich pole magnetyczne. Okazywało się wtedy, że fluorescencja komórek każdorazowo spadała o 3,5 proc.

Eksperci sądzą, że to dowód na parowanie się wolnych rodników. Według nich wpłynęło na nie pole magnetyczne, które sprawiło, że ich elektrony miało ten sam spin. W konsekwencji osłabiona została ogólna fluorescencja. – Wierzymy, że to dostateczne potwierdzenie tego, że zaobserwowaliśmy czysto mechaniczny proces kwantowy wpływający na aktywność chemiczną na poziomie komórkowym – mówi w rozmowie z magazynem „New Atlas” Jonathan Woodward, jeden ze współautorów eksperymentu.

Ze szczegółami prac tokijskich naukowców można zapoznać się na łamach specjalistycznego periodyku Proceedings of The National Academy of Sciences.