Kuşların Gizemli Bir “Kuantum Duyusu” Vardır. Dünyamızı göçmen bir kuşun gözünden görmek oldukça ürkütücü bir deneyim olurdu. Görsel sistemleriyle ilgili bir şey, gezegenimizin manyetik alanını ‘görmelerini’ sağlar, kuantum fiziğinin ve biyokimyanın çok uzak mesafelerde gezinmelerine yardımcı olan zekice bir hile.
2021’in başlarında, Tokyo Üniversitesi’nden bilim adamları, ilk kez, kuşların (ve diğer birçok canlının) Dünya’nın kutuplarının yönünü algılama yeteneklerinin arkasında olduğu varsayılan önemli bir reaksiyonu doğrudan gözlemlediklerini duyurdular.
Önemli olarak, bu, bir hücredeki biyokimyasal reaksiyonu doğrudan etkileyen kuantum fiziğinin kanıtıdır – uzun süredir varsaydığımız ancak daha önce eylemde görmediğimiz bir şey.
Ekip, zayıf ışık parlamalarına duyarlı özel yapım bir mikroskop kullanarak, manyetik alandaki değişikliklere dinamik olarak yanıt veren özel bir ışığa duyarlı malzeme içeren bir insan hücresi kültürünü izledi.
Aynı zamanda araştırmacıların laboratuvarda gözlemlediği değişiklikte beklenenle de eşleşmişti.
Biyofizikçi Jonathan Woodward, “Bu hücrelere hiçbir şey eklemedik veya değiştirmedik” diye ekliyor.
“Hücresel düzeyde kimyasal aktiviteyi etkileyen tamamen kuantum mekanik bir süreç gözlemlediğimize dair son derece güçlü kanıtlarımız olduğunu düşünüyoruz.”
İnsan Hücrelerinin Manyetik Alanlara Verdiği Tepkiler
Peki hücreler, özellikle insan hücreleri, manyetik alanlara nasıl tepki verebilir? Ortada birkaç hipotez olsa da, birçok araştırmacı, yeteneğin kriptokrom adı verilen fotoreseptörleri içeren benzersiz bir kuantum reaksiyonundan kaynaklandığını düşünüyor.
Kriptokromlar Nedir?
Kriptokromlar mavi ışığa duyarlı bitki ve hayvanlarda bulunan bir flavoprotein sınıfıdır. Bir dizi türde sirkadiyen ritimlerde ve manyetik alanların algılanmasında rol oynarlar. Kriptokrom adı, fotoreseptörün kromatik yapısını ve üzerinde birçok mavi ışık çalışmasının yürütüldüğü kriptogamik organizmaları birleştiren bir portmanteau olarak önerildi.
Kriptokromlar birçok türün hücrelerinde bulunur ve sirkadiyen ritimlerin düzenlenmesinde rol oynar. Göçmen kuşların, köpeklerin ve diğer yaratıkların türlerinde, manyetik alanları algılamak için gizemli yeteneklerle bağlantılıdırlar.
Aslında çoğumuz manyetik alanları göremesek de insan hücreleri kesinlikle kriptokrom içerir. Ve bilinçli olmasa da, insanların aslında hala Dünya’nın manyetizmasını tespit etme yeteneğine sahip olduğuna dair kanıtlar var.
Kriptokromlar içindeki reaksiyonu görmek için, araştırmacılar kriptokromlar içeren bir insan hücresi kültürünü mavi ışıkta yıkayarak zayıf bir şekilde flüoresans yapmalarına neden oldular. Ekip, parıldadıkça, hücreler üzerinde tekrar tekrar çeşitli frekanslardaki manyetik alanları süpürdü.
Manyetik alanın hücrelerin üzerinden her geçtiğinde, floresanlarının yüzde 3.5 civarında düştüğünü buldular – doğrudan bir reaksiyon göstermeye yetecek kadar.
Bir manyetik alan bir fotoreseptörü nasıl etkileyebilir? Her şey, elektronların doğuştan gelen bir özelliği olan spin adı verilen bir şeye iner.
Spin’in manyetik alanlardan önemli ölçüde etkilendiğini zaten biliyoruz. Elektronları bir atomun etrafında doğru şekilde düzenleyin ve bunlardan yeteri kadarını tek bir yerde toplayın ve sonuçta ortaya çıkan malzeme kütlesi, gezegenimizi çevreleyen gibi zayıf bir manyetik alandan başka bir şey kullanılarak hareket ettirilebilir.
Navigasyon pusulası için bir iğne yapmak istiyorsanız, her şey yolunda ve iyidir. Ancak güvercin kafataslarının içinde manyetik olarak hassas malzeme parçalarının bariz bir işareti olmadığından, fizikçiler daha küçük düşünmek zorunda kaldılar.
1975 yılında, Klaus Schulten adlı bir Max Planck Enstitüsü araştırmacısı, manyetik alanların kimyasal reaksiyonları nasıl etkileyebileceğine dair bir teori geliştirdi.
Radikal çift denen bir şey içeriyordu. Bahçe türü bir radikal, bir atomun dış kabuğundaki ikinci bir elektronla ortak olmayan bir elektrondur.
Bazen, bu bekar elektronlar, radikal bir çift oluşturmak için başka bir atomdaki bir kanat adamı benimseyebilir. İkisi eşleştirilmemiş halde kalır, ancak ortak bir geçmiş sayesinde dolaşmış olarak kabul edilir, bu da kuantum terimleriyle, dönüşleri ne kadar uzakta olursa olsun ürkütücü bir şekilde karşılık gelecekleri anlamına gelir.
Bu korelasyon, devam eden fiziksel bağlantılarla açıklanamayacağından, bu tamamen kuantum bir aktivitedir, Albert Einstein’ın bile ‘ürkütücü’ kabul ettiği bir şeydir.
Yaşayan bir hücrenin koşuşturmacasında, dolanmaları kısacık olacaktır. Ancak bu kısa bağıntılı dönüşler bile, ilgili ana atomların davranış biçiminde ince bir fark yaratacak kadar uzun sürmelidir.
Bu deneyde, manyetik alan hücrelerin üzerinden geçerken, flüoresansta karşılık gelen düşüş, radikal çiftlerinin oluşumunun etkilendiğini gösterir.
Araştırmanın ilginç bir sonucu, zayıf manyetik alanların bile diğer biyolojik süreçleri dolaylı olarak nasıl etkileyebileceği olabilir. İnsan sağlığını etkileyen manyetizmanın kanıtı zayıf olsa da, bunun gibi benzer deneyler, araştırma için başka bir yol olabilir.
Woodward, “Bu araştırmayla ilgili sevindirici olan şey, iki ayrı elektronun dönüşleri arasındaki ilişkinin biyoloji üzerinde büyük bir etkisi olabileceğini görmek” dedi.
Elbette, yön için manyetosferimize güvenen tek hayvan kuşlar değildir. Balık türleri, solucanlar, böcekler ve hatta bazı memeliler bile bu konuda ustadır. Biz insanlar, Dünya’nın zayıf manyetik alanından bilişsel olarak bile etkilenebiliriz.
Bu yeteneğin evrimi, farklı fiziğe dayalı çok sayıda farklı eylem sunabilirdi.
Bunlardan en az birinin kuantum dünyasının tuhaflığıyla bir canlının davranışı arasında bağlantı kurduğuna dair kanıta sahip olmak, bizi temel fiziğin ürkütücü derinliklerinden başka hangi biyoloji parçalarının ortaya çıktığını merak etmeye zorlamak için yeterlidir.
Kaynak: sciencealert.com
