Квантовые эффекты помогают птицам чувствовать направление магнитного поля Земли — Naked Science
24 июня
Сергей Васильев

Квантовые эффекты помогают птицам чувствовать направление магнитного поля Земли

5.1

Ученые впервые напрямую исследовали работу магниточувствительных белков птиц, показав, что на внешнее поле они реагируют благодаря спиновым эффектам из квантовой механики.

©Corinna Langebrake, Ilia Solov’yov

Многие животные способны ощущать направления силовых линий магнитного поля. Магниторецепция облегчает ориентацию, а перелетные птицы активно полагаются на нее во время дальних миграций. Показано, что ключевой «антенной», воспринимающей магнитные поля, им служит один из белков группы светочувствительных криптохромов — криптохром-4 (Cry4). Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Nature, выяснили, как эта молекула работает, реагируя на магнитные поля.

Химики из команды профессора Оксфордского университета Питера Хора (Peter Hore) проводили эксперименты «в пробирке». Для этого ген Cry4 внесли в клетки кишечной палочки, после чего выделили препараты чистого белка, идентичного птичьему. Такая работа была проделана для криптохромов зарянок, известных своими ежегодными миграциями через всю Европу, а также для кур и голубей, которые не мигрируют. Это позволило наблюдать за тем, как меняются реакции, катализируемые белками Cry4, в зависимости от ориентации приложенного к ним магнитного поля.

Работа показала, что разное направление поля (авторы создавали его искусственно, на несколько порядков более сильным, чем «естественное» магнитное поле Земли) ведет к накоплению разных продуктов реакций, которые, в свою очередь, служат химическими сигналами, меняющими активность рецепторных нейронов. Как и можно было ожидать, у кур и чаек эта разница проявлялась намного слабее, чем у мигрирующих зарянок.

Чтобы лучше разобраться в механизме работы Cry4, авторы провели компьютерное моделирование. Расчеты продемонстрировали, что под действием падающих фотонов в молекуле возникают возбужденные электроны, два из которых образуют пару. Спины этих электронов флуктуируют с частотой миллионы раз в секунду, становясь то сонаправленными, то направленными противоположно.

В зависимости от той или иной ориентации катализируемая реакция развивается в одном из двух направлений. Однако время, в течение которого спины ориентированы одинаково или противоположно, определяется относительным направлением магнитного поля. Этот квантовый механизм в итоге определяет «магнитное чувство» у птиц.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

6 часов назад
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: