• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.06.2021
Сергей Васильев
3 521

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

9 часов назад
Михаил Орлов

Рядом с местом добычи медных руд в пустыне Атакама, расположенной на территории Чили, образовался очень большой круглый провал. Его диаметр достигает 32 метров, а глубина превышает 200 метров. Местные власти расследуют причины случившегося.

8 часов назад
Анна Новиковская

С планированием длительных миссий на Луну и Марс перед человечеством все острее встает вопрос об обеспечении космонавтов кислородом для дыхания. Сейчас поддерживать дыхание людей на борту космических станций — сложный и дорогостоящий процесс, поэтому для будущих путешествий в космической бездне потребуются более совершенные технологии.

Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

9 часов назад
Михаил Орлов

Рядом с местом добычи медных руд в пустыне Атакама, расположенной на территории Чили, образовался очень большой круглый провал. Его диаметр достигает 32 метров, а глубина превышает 200 метров. Местные власти расследуют причины случившегося.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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: