อิทธิพลของสนามแม่เหล็กโลกที่มีต่อเคมีของเรตินอลอาจช่วยให้นกรับรู้ทิศทางได้
การควบคุมความแปลกประหลาดของโลกควอนตัมเป็นเรื่องยาก เว็บตรงฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ — คุณสมบัติของควอนตัมที่เปราะบางจะเสื่อมลงอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะปกติ แต่ความเปราะบางดังกล่าวอาจช่วยให้นกอพยพหาทางได้ นักวิทยาศาสตร์รายงานในวารสาร June New Journal of Physics นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่านกนำทางด้วยเข็มทิศกลควอนตัมที่ละเอียดอ่อนและการศึกษาใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่าความเปราะบางของควอนตัมช่วยเพิ่มการรับรู้ทิศทางของนก
โมเลกุลที่เรียกว่า cryptochromes ซึ่งพบในเรตินาของนก อาจอยู่เบื้องหลังทักษะการนำทางที่แปลกประหลาดของนก ( SN Online: 1/7/11 ) เมื่อแสงตกกระทบกับคริปโตโครม พวกมันจะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่อาจได้รับอิทธิพลจากทิศทางของสนามแม่เหล็กโลก ซึ่งเป็นสัญญาณบอกทิศทางของนก
ปีเตอร์ ฮอร์ ผู้เขียนร่วมการศึกษา นักเคมีจากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด กล่าวว่า “ตั้งแต่แรกเห็น คุณคงไม่คาดหวังว่าปฏิกิริยาเคมีใดๆ จะได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอเท่ากับโลก คุณสมบัติของควอนตัมสามารถเสริมสร้างความไวแม่เหล็กของ cryptochrome ได้ แต่ผลกระทบของมันจะคงอยู่เพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น ปฏิกิริยาเคมีใด ๆ ที่สามารถส่งสัญญาณให้นกจะต้องเกิดขึ้นเร็วพอที่จะทำให้พังได้
แต่การจำลองใหม่ของการทำงานภายในของ cryptochromes ของ Hore และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าการเสื่อมสภาพของควอนตัมเพียงเล็กน้อยสามารถเพิ่มความแข็งแกร่งของผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อปฏิกิริยาเคมี
ตามทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์
แสงที่กระทบกับคริปโตโครมจะสร้างอนุมูลคู่หนึ่ง ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนเดี่ยวโดดเดี่ยว อิเล็คตรอนที่ไม่เป็นพันธมิตรเหล่านี้รู้สึกถึงแรงดึงดูดของสนามแม่เหล็กด้วยคุณสมบัติควอนตัมที่เรียกว่าสปินซึ่งทำให้พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กแท่งเล็ก ๆ แต่แม่เหล็กขนาดเล็กเหล่านี้ไม่เพียงพอที่จะทำหน้าที่เป็นเข็มทิศได้ แต่ความไวแม่เหล็กของอิเล็กตรอนกลับเป็นผลมาจากการเต้นควอนตัมที่แปลกประหลาด
อิเล็กตรอนของอนุมูลทั้งสองสามารถหมุนไปในทิศทางเดียวกันหรือทิศทางตรงกันข้ามได้ แต่แทนที่จะเลือกหนึ่งในสองตัวเลือกนี้ อิเล็กตรอนจะเลือกทั้งสองอย่างพร้อมกัน ซึ่งเป็นสภาวะที่เรียกว่าการทับซ้อนของควอนตัม กลศาสตร์ควอนตัมสามารถอธิบายได้เฉพาะโอกาสที่อิเล็กตรอนจะพบในแต่ละโครงแบบหากถูกบังคับให้เลือก เมื่อเวลาผ่านไป ความน่าจะเป็นเหล่านี้จะแกว่งขึ้นและลงในรูปแบบที่แกว่งไปตามสนามแม่เหล็กของโลก การสั่นเหล่านี้ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติม ซึ่งเป็นรายละเอียดที่ไม่ค่อยเข้าใจ ซึ่งเป็นสัญญาณบอกนกว่าหันหน้าไปทางใด
ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ต้องเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่ออิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม การสั่นที่ประสานกันของพวกมันจะกระจายไป ทำให้ความไวแม่เหล็กของพวกมันลดลง แต่ฮอร์และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่ภาพรวม การสูญเสียควอนตัมบางส่วนสามารถช่วยนกนำทางได้ นักฟิสิกส์ Erik Gauger จาก Heriot-Watt University ในเอดินบะระกล่าวว่า “ไม่เพียงแต่จะไม่ทำร้ายสัญญาณเข็มทิศเท่านั้น แต่ยังทำให้สัญญาณเข็มทิศแรงขึ้นอีกด้วย
นั่นเป็นเพราะว่าทิศทางของสนามแม่เหล็กเป็นตัวกำหนดความเร็วของอิเล็กตรอนที่สูญเสียการประสานงานของพวกมัน ซึ่งช่วยเพิ่มความแตกต่างของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีตามทิศทางของนกในสนามแม่เหล็ก ดังนั้นสนามแม่เหล็กจึงทำหน้าที่สองหน้าที่: มันส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยการเปลี่ยนสถานะการสั่นของอิเล็กตรอนและโดยการพิจารณาว่าเมื่อใดที่พวกมันจะหลุดจากการสั่น
แม้ว่าจะมีการแนะนำเอฟเฟกต์การเพิ่มความไวประเภทที่คล้ายกันมาก่อน แต่ก็ไม่ได้อิงตามโมเดล cryptochrome, Gauger กล่าว
Klaus Schulten นักชีวฟิสิกส์เชิงคำนวณจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign ยังไม่แน่ใจว่านกนำทางด้วย cryptochromes เลย จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจรายละเอียดว่า cryptochromes อาจทำงานอย่างไร “ที่นั่น กระดาษนี้มีค่ามาก” เขากล่าว “เป็นแนวคิดที่น่าสนใจที่ควรค่าแก่การใฝ่หา” เว็บตรงฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
