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, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 09:29
ФизТех

Переключения магнетиков между спиновыми состояниями могут передавать логический сигнал, и этим процессом можно заменить перенос электронов в современных процессорах. Ученым из МФТИ и их коллегам из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова и Испании впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между состояниями. Это поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: