JAKO je teško zamisliti kako izgleda nešto što nikada nismo doživjeli. Primjerice, kako biste nekome opisali kojeg je okusa smokva? S čime biste usporedili njenu aromu i bi li ta usporedba uopće imala smisla, odnosno bi li ona mogla dočarati stvarnu slatkoću i okus ljetne, zrele smokve?
Još je teže predočiti što prikazuje osjet koji nemamo. Bilo bi izuzetno neobično iskustvo kada bismo mogli vidjeti svijet očima ptice selice. Naime, nešto u njihovom vizualnom sustavu omogućuje im da "vide" magnetsko polje našeg planeta; fascinantni trik kombinacije kvantne fizike i biokemije koji im pomaže u snalaženju na velikim daljinama.
Snimili kako kvantno-mehanički proces utječe na reakcije u stanici
Znanstvenici sa Sveučilišta u Tokiju sada su prvi put u povijesti izravno primijetili ključnu reakciju, za koju se pretpostavlja da stoji iza ove sposobnosti percipiranja magnetskog pola.
Važno je napomenuti kako ovo dokazuje da kvantna fizika izravno utječe na biokemijske reakcije u stanici; nešto što znanstvenici već dugo pretpostavljaju, ali do sada nisu mogli eksperimentalno potvrditi, piše Science Alert.
Stručnjaci su koristili prilagođeni mikroskop koji je osjetljiv na slabe bljeskove svjetlosti i promatrali kako kultura ljudskih stanica koja sadrži poseban materijal osjetljiv na svjetlost dinamički reagira na promjene u magnetskom polju.
"Nismo ništa promijenili ili dodali ovim stanicama. Vjerujemo da imamo izuzetno snažne dokaze da smo registrirali čisti kvantno-mehanički proces koji utječe na kemijsku aktivnost na staničnoj razini", rekao je biofizičar Jonathan Woodward.
Ljudi mogu osjetiti magnetizam?
Postavlja se pitanje - kako stanice, pogotovo ljudske, mogu na bilo koji način reagirati na magnetska polja?
Iako postoji nekoliko hipoteza, mnogi znanstvenici smatraju da je ova sposobnost rezultat posebne kvantne reakcije koja pokreće fotoreceptore zvane kriptokromi. Kriptokrom je fotoreceptor za plavu svjetlost. Nalazi se u biljkama, ali i u očima mnogih životinjskih vrsta. Obično je povezan s regulacijom cirkadijskog ritma, ali kod nekih ptica selica, pasa i drugih vrsta povezan je s tajanstvenom sposobnošću percipiranja magnetskog polja.
Mada većina nas ne može vidjeti magnetska polja, naše stanice definitivno sadrže kriptokrome te postoje dokazi koji upućuju na to da ljudi možda nesvjesno mogu "osjetiti" magnetizam.
Kako bi vidjeli reakciju unutar kriptokroma, znanstvenici su kulturu ljudskih stanica koje sadrže kriptokrome natopili plavim svjetlom, zbog čega su postale slabo fluorescentne. Nakon toga su neprestano iznad njih provlačili magnetska polja različitih frekvencija.
Otkrili su da njihova razine fluorescencije padne za oko 3.5% svaki put kada je preko njih "prošlo" magnetsko polje; što je bilo dovoljno da se vidi izravna reakcija.
Kako magnetsko polje može utjecati na fotoreceptore?
Magnetsko polje može utjecati na fotoreceptore zbog jednog svojstva elektrona – spina. Spin je kvantunutrašnji impuls vrtnje neovisan o orbitalnom gibanju. U okviru kvantne mehanike čestice posjeduju vlastiti kutni impuls koji može poprimiti samo strogo određenu vrijednost. Mada se zove spin (engl. vrtnja), ovaj se fenomen ne može jednostavno objasniti kružnim gibanjem, odnosno vrtnjom čestice.
Već znamo da magnetska polja značajno utječu na spin. Ako elektrone rasporedimo na pravi način oko atoma i ako ih imamo dovoljno na jednome mjestu, možemo pomoću slabog magnetskog polja natjerati tu masu materijala da se kreće. To objašnjava funkcioniranje kompasa, ali ne i percepciju ptica selica jer one očigledno u svojoj lubanji nemaju komad materijala osjetljivog na magnetizam.
Znanstvenik Klaus Schulten je 1975. razvio teoriju o tome da magnetska polja mogu utjecati na kemijske reakcije, za što bi bilo potrebno nešto što se naziva radikalni par.
Spin-korelirani radikalni par se sastoji od dva atoma, molekule ili iona od kojih svaki ima nespareni elektron. Radikal je obično elektron u vanjskoj ljusci atoma koji nije sparen s drugim elektronom.
Ponekad ti neženje mogu prisvojiti kolegu iz drugog atoma i kreirati radikalni par. Njih dvoje ostaju nespareni, ali zahvaljujući zajedničkoj povijesti, smatraju se povezanima, odnosno oni su u sprezi; što u kvantnom smislu znači da će njihovi spinovi biti isti bez obzira na to koliko su ti radikali međusobno udaljeni. Budući da se ova korelacija ne može objasniti klasičnom fizikom, radi se o kvantnom fenomenu.
Kvantni fenomen u ljudskoj stanici
U jednom kompleksnom tijelu, poput žive stanice, njihova će sprega biti prolazna. No čak bi i ovi kratki korelirajući spinovi trebali trajati dovoljno dugo da stvore suptilnu razliku u ponašanju njihovih matičnih atoma.
U ovom eksperimentu je pad razine fluorescencije nakon utjecaja magnetskog polja sugerirao da je došlo do stvaranja parova radikala.
Zanimljiva indikacija ove studije mogla bi biti ta da i slaba magnetska polja mogu neizravno utjecati na neke biološke procese.
Istraživanje naziva Cellular autofluorescence is magnetic field sensitive objavljeno je u časopisu PNAS.