به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز) ؛ سینه‌سرخ‌های اروپایی به قطب‌نما نیاز ندارند، زیرا به راحتی می‌توانند میدان مغناطیسی زمین را درک کنند و با کمک این حس شمال را از جنوب تشخیص دهند. برخی دانشمندان در گذشته حدس زده بودند که این قدرت جالب سینه‌سرخ‌ها و پرندگان مهاجر دیگه مبتنی بر فیزیک کوانتوم باشد و تحقیقات جدی موجب شده که ایده «قطب‌نمای کوانتومی» بیشتر محتل باشد.

محققان کشف کرده‌اند که در چشم این پرندگان پروتئین خاصی وجود دارد که CRY4 نام دارد و مخفف کریپتوکروم است. کریپتوکروم دسته‌ای از پروتئین‌ها هستند که به نور آبی حساسند و در گیاهان و جانوران یافت می‌شوند. کریپتوکروم‌ها در ریتم ساعت شبانه‌روزی بیولوژی گیاهان و جانوران و در سنجش میدان‌های مغناطیسی در برخی از گونه‌ها نقش دارند.

برخی دانشمندان فکر می‌کنند CRY4 مانند یک سوزن قطب‌نمای کوچک عمل می‌کند و فیزیک کوانتوم می‌تواند نحوه کار آن را توضیح دهد. اگر درست باشد، این یک گام بلند رو به جلو برای زیست‌فیزیکدانان -که نحوه همکاری فیزیک و زیست‌شناسی را مطالعه می‌کنند- محسوب خواهد شد. زیست‌فیزیکدانان به دنبال درک این هستند که چه وقتی فیزیک کوانتوم برای موجودات زنده مهم می‌شود.

تاکنون کسی روی پاسخ پروتئین CRY4 به میدان مغناطیسی تحقیق نکرده بود. بنابراین، به تازگی دانشمندان این پروتئین را در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار دادند. آنها نوعی CRY4 را که در چشم سینه‌سرخ اروپایی یافت می‌شود، بررسی کردند و دریافتند که این پروتئین واقعا به میدان‌های مغناطیسی پاسخ می‌دهد و به راحتی می‌تواند شبیه یک قطب‌نما عمل کند. نتیجه این تحقیق در مجله علمی «نیچر» منتشر شده است.

عجیب، ولی واقعی

دانشمندان تصور می‌کردند که CRY4 برای کار کردن به نور آبی نیاز دارد و به همین دلیل در آزمایشگاه آن را زیر نور آبی آزمایش کردند. زمانی که نور این طول موج به این پروتئین تابیده شد، یک سری واکنش از خود نشان داد. این واکنش‌ها باعث شد که الکترون‌ها به اطراف منتقل شوند و در نهایت دو الکترون جفت نشده در قسمت‌های مختلف پروتئین باقی ماند. این الکترون‌های تنها دقیقا مانند آهنربای بسیار کوچک رفتار کردند. در واقع به لطف یک ویژگی کوانتومی الکترون معروف به اسپین این اتفاق افتاد.

آهنرباهای دو الکترونی می‌توانند به موازات یکدیگر یا در جهت مخالف هم قرار بگیرند، اما خود الکترون‌ها در برزخ کوانتومی عجیب و غریبی قرار می‌گیرند که به آن برهم‌نهی کوانتومی گفته می‌شود. در واقع، هر جسم فقط دارای یک مکان و یک سرعت است، اما این قاعده را نمی‌توان در مورد جهان کوانتومی به کار برد، چراکه الکترون‌ها می‌توانند به طور همزمان در مکان‌های بسیاری باشند و کارهای مختلفی انجام دهند.

بعد از تاباندن نور آبی و واکنش CRY4، این پروتئین هم می‌تواند به نسخه دیگری تبدیل شود و هم به حالت اولیه خود بازگردد و اینکه کدام حالت را انتخاب کند، ‌ کاملا بستگی به احتمالات الکترون دارد. و اینجا جایی است که میدان‌های مغناطیسی وارد می‌شوند. یک میدان مغناطیسی احتمال حرکت الکترون‌ها را در همان جهت تغییر می‌دهد و میزان فرم جدید پروتئین تشکیل شده را تغییر می‌دهد. پرندگان ممکن است این تغییر را حس کنند و به این ترتیب، میدان مغناطیسی زمین را تشخیص دهند.