Канадские биологи доказали реальность квантового компаса у позвоночных

Ученые из Университета Калгари представили убедительные доказательства того, что слабые магнитные поля способны напрямую воздействовать на физиологические процессы у высших животных, пишет Techinsider. В центре их внимания оказались головастики гладкой шпорцевой лягушки, у которых под действием электромагнитного излучения менялся уровень пигментации вокруг глаз. Это открытие подтверждает давнюю гипотезу о существовании биологических механизмов, чувствительных к квантовым эффектам, и выводит исследования в новую плоскость.

В основе восприятия магнитного поля, как полагают ученые, лежат особые светочувствительные белки — криптохромы, которые обнаружены у птиц, земноводных и даже человека. Эти молекулы действуют как своеобразный квантовый компас: при поглощении синего света внутри них происходит перенос электрона и образуется радикальная пара, состояние которой зависит от внешнего магнитного поля. Интересно, что ранее эксперименты на мухах-дрозофилах показали, что внедрение человеческого гена CRY2 возвращает насекомым способность ориентироваться по магнитному полю, что подчеркивает универсальность этого механизма.

В ходе экспериментов исследователи изменяли индукцию магнитного поля от 0,25 до 1 миллитесла и наблюдали за изменением количества пигментных пятен у головастиков. Результат продемонстрировал четкую дозозависимость: чем интенсивнее поле, тем заметнее изменения. Однако этот эффект проявлялся исключительно в светлое время суток и при условии сохранения зрительных органов. В полной темноте или после удаления глаз у подопытных животных реакция полностью исчезала, хотя базовый уровень пигментации возрастал. Это однозначно указывает на то, что глаз выступает в роли специализированного сенсора магнитных сигналов.

Чтобы подтвердить квантовую природу явления, команда ученых провела компьютерное моделирование на основе теории радикальных пар. Исследователи воссоздали две системы: одну с использованием белка CRY4, типичного для перелетных птиц, и вторую с более общей моделью радикальной пары. Обе симуляции с высокой точностью воспроизвели экспериментальные данные, что стало весомым аргументом в пользу того, что квантовые спиновые эффекты действительно лежат в основе наблюдаемых изменений. Этот эксперимент стал первым, который продемонстрировал влияние таких процессов на целый организм, а не изолированные клетки, открыв новую главу в изучении квантовой биологии.