Beregningsundersøgelse kaster tvivl om den nyeste teori om fugle mystiske magnetiske kompas

Den europæiske robin og andre fugle ved, hvor de skal migrere ved at mærke retningen af ​​Jordens magnetfelt. Forskere har for nylig tilskrevet denne evne til en kemisk reaktion, der finder sted i øjet, og hvis succes afhænger af feltretningen. Imidlertid, University of Oxford-forskere rapporterer den 3. oktober i Biofysisk tidsskrift at den nuværende form for denne "radikal-par-mekanisme" ikke er følsom nok til at forklare forstyrrelsen af ​​det aviære magnetiske kompas ved hjælp af visse radiofrekvente magnetfelter, rejser nye spørgsmål om dette populære eksempel på kvantebiologi.

Under de fleste reaktionsbetingelser med de fleste molekyler, Jordens magnetfelt er alt for svagt - cirka 200 gange svagere end en køleskabsmagnet - til at have nogen indflydelse på mængden af ​​produkter, der produceres. Men under særlige reaktionsforhold, et udbrud af energi, måske fra en lyskilde, skaber to kortlivede radikaler-forbindelser med en uparret elektron hver. Disse mellemprodukter med høj energi, og dermed resultatet af reaktionen, er ret følsomme over for selv svage magnetfelter. I fugleøjne, egnede radikaler menes at blive genereret inden for kryptokrom, et lysabsorberende protein, der producerer et endnu uidentificeret signalmolekyle i en mængde bestemt af feltretningen, hvilket resulterer i et aviær magnetisk kompas.

"Den radikale par mekanisme til magnetoreception er stadig kun en hypotese, og uden tvivl det bedste bevis, vi har for det hidtil, er effekten af ​​tidsafhængige radiofrekvente magnetfelter på trækfugles evne til at detektere retningen af ​​Jordens magnetfelt, "siger seniorforfatter Peter Hore, en biofysisk kemiker i Oxford med speciale i magnetiske påvirkninger på kemiske reaktioner.

Eksperimentelle undersøgelser af aviær magnetisk kompasforstyrrelse har stort set brugt to forskellige slags feltfrekvenser. En tilgang involverer et felt, der oscillerer med en enkelt frekvens, der henviser til, at den anden bruger bredbåndsstøj spredt over en række frekvenser. Til dato, eksperimentelle beviser har været ude af stand til at blive enige om, hvilke opsætninger der egentlig forvirrer aviær navigation og i hvilket omfang.

Står over for den modstridende krop af eksperimentelt arbejde, forskerne tog en beregningsmæssig tilgang til problemet og designede en ny metode til at simulere virkningerne af bredbåndsradiostøj langs fuglenes ruter. De anvendte denne metode og analoge allerede eksisterende metoder til enkeltfrekvent stråling på tre sandsynlige radikalpar, der kan dannes inden for kryptokrom og reagere på ændringer i magnetisk intensitet.

Selvom simuleringerne viste, at identiske radiofrekvensbetingelser pålagde forskellige spin-følsomhedsmønstre for de forskellige foreslåede radikale par, forskerne fastslog, at nuværende eksperimentelle beviser er utilstrækkelige til at identificere et ansvarligt radikalt par blandt valgene. "Selv med generøse antagelser om de radikalers egenskaber, vi forudsiger små effekter af disse radiofrekvensfelter, og den vigtigste konklusion, vi kommer til, er, at den nuværende forståelse af den radikale parmodel ikke kan forklare nogen af ​​de rapporterede adfærdsmæssige resultater, siger Hore.

Denne manglende evne til at forklare den eksperimentelle præstation af det aviære magnetiske kompas rejser en hel række spørgsmål. Disse inkluderer den overordnede gyldighed af den radikale par-mekanisme, om fugle måske har udviklet sig til at kunne registrere små magnetiske ændringer og dermed er blevet modtagelige for radioproduceret støj som en bivirkning, eller endda om anvendte elektromagnetiske felter kan påvirke en helt anden adfærd - såsom motivation - i det hele taget.

"Det er muligt, at vi bare gøer det forkerte træ op, og der er en helt anden mekanisme, " siger Hore. "Jeg foretrækker at tro, at der er et aspekt af mekanismen, som vi fuldstændig mangler, som forstærker virkningen af ​​tidsafhængige magnetfelter på de radikale par og gør dem mere følsomme over for ændringer, end vores simuleringer forudsiger."

For at hjælpe med at belyse kompassets funktion én gang for alle, forskerne foreslår en række eksperimentelle forhold inspireret af sager, de analyserede med deres beregningsmetoder. I særdeleshed, de identificerer bånd af radiofrekvensstøj, der endnu ikke er undersøgt i adfærdsmæssige eksperimenter, og forudsiger, at disse i væsentlig grad ville påvirke specifikke biologisk plausible radikaler.

"Disse eksperimenter vil sandsynligvis være ret udfordrende på grund af de involverede højfrekvente felter, men deres resultat burde endelig fortælle os, om det er en radikal-par mekanisme eller ej, og hvis det er, hvad de radikale er, "Siger Hore.