کشف یک ویژگی باستانی شگفت انگیز در موجودات زنده

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که دریافت کننده های مغناطیسی (magnetoreception) می‌تواند در قلمرو حیوانات بسیار رایج‌تر از آنچه تاکنون تصور می‌کردیم باشد.

به گزارش تکناک، اگر حق با محققین باشد، ممکن است این یک ویژگی باستانی شگفت‌انگیز باشد که تقریباً در همه موجودات زنده ، با توانایی متفاوت مشترک است.

هر حیوانی روی زمین ممکن است ماشین‌های مولکولی را برای حس کردن میدان‌های مغناطیسی در خود جای دهد، حتی موجوداتی که با استفاده از این حس ششم مرموز حرکت یا مهاجرت نمی‌کنند.

دانشمندانی که روی مگس‌های میوه کار می‌کنند، اکنون یک مولکول را در همه سلول‌های زنده  شناسایی کرده‌اند که اگر به اندازه کافی وجود داشته باشد یا مولکول‌های دیگر به آن کمک کنند، می‌تواند به حساسیت مغناطیسی پاسخ دهد.

این بدان معنا نیست که همه حیوانات یا گیاهان می توانند به طور فعال میدان های مغناطیسی را حس کرده و دنبال کنند، اما همچنین نشان می دهد که ممکن است همه سلول های زنده، از جمله سلول های ما این توانایی را داشته باشند.

ریچارد بینز، عصب‌شناس از دانشگاه منچستر، می‌گوید: اینکه ما چگونه دنیای بیرونی را حس می‌کنیم، از بینایی، شنوایی گرفته تا لمس، چشیدن و بویایی، به خوبی درک شده است.

اما در مقابل، اینکه کدام حیوانات می توانند میدان مغناطیسی را حس کنند و چگونه به آن واکنش نشان می دهند ناشناخته باقی مانده است. این مطالعه پیشرفت های قابل توجهی در درک چگونگی حس و واکنش حیوانات به میدان های مغناطیسی که یک میدان بسیار فعال و بحث برانگیز خارجی داشته است.

دریافت مغناطیسی ممکن است برای ما مانند جادو به نظر برسد، اما بسیاری از ماهی ها، دوزیستان، خزندگان، پرندگان و سایر پستانداران در طبیعت می توانند کشش میدان مغناطیسی زمین را حس کرده و از آن برای حرکت در فضا استفاده کنند.

از آنجایی که این نیرو اساساً برای گونه ما نامرئی است، مدت زمان قابل توجهی طول کشید تا دانشمندان متوجه آن شوند.

فقط در دهه 1960 دانشمندان نشان دادند که باکتری ها می توانند میدان های مغناطیسی را حس کنند و خود را در جهت این میدان ها هماهنگ کنند. در دهه 1970 متوجه شدیم که برخی از پرندگان و ماهی ها هنگام مهاجرت از میدان مغناطیسی زمین پیروی می کنند.

با این حال، حتی تا به امروز، هنوز مشخص نیست که چگونه بسیاری از حیوانات به این شاهکارهای باورنکردنی ناوبری دست می یابند.

بیست و دو سال بعد، نویسنده اصلی آن مطالعه مقاله جدیدی را ارائه کرد که مولکول خاصی را پیشنهاد می کرد که در آن جفت های رادیکال می توانستند تشکیل شوند.

این مولکول (گیرنده ای در شبکیه چشم پرندگان مهاجر به نام کریپتوکروم) می تواند نور و مغناطیس را حس کند و به نظر می رسد که از طریق درهم تنیدگی کوانتومی کار می کند.

در اصطلاح اولیه، زمانی که یک کریپتوکروم نور را جذب می کند، این انرژی یکی از الکترون های آن را تحریک می کند و آن را به سمت اشغال یکی از دو حالت چرخشی سوق می دهد که هر کدام به طور متفاوتی تحت تأثیر میدان ژئومغناطیسی زمین هستند.

کریپتوکروم ها توضیح اصلی برای چگونگی حس کردن میدان های مغناطیسی توسط حیوانات برای دو دهه بوده اند، اما اکنون محققان دانشگاه های منچستر و لستر نامزد دیگری را شناسایی کرده اند.

این تیم با دستکاری ژن‌های مگس‌های میوه دریافتند که مولکولی به نام فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) که معمولاً یک جفت رادیکال را با کریپتوکروم‌ها تشکیل می‌دهد، در واقع به خودی خود یک گیرنده مغناطیسی است.

این مولکول اساسی در سطوح مختلف در همه سلول‌ها یافت می‌شود و هر چه غلظت آن بیشتر باشد، احتمال ایجاد حساسیت مغناطیسی بیشتر می‌شود، حتی زمانی که کریپتوکروم وجود ندارد.

برای مثال، در مگس‌های میوه، وقتی FAD توسط نور تحریک می‌شود، یک جفت الکترون رادیکالی تولید می‌کند که به میدان‌های مغناطیسی پاسخ می‌دهند.

با این حال، هنگامی که کریپتوکروم ها در کنار FAD ها وجود دارند، حساسیت سلول به میدان های مغناطیسی افزایش می یابد.

یافته‌ها نشان می‌دهد که کریپتوکروم‌ها آنقدر که ما فکر می‌کردیم برای دریافت مغناطیسی ضروری نیستند.

آدام برادلاو، عصب شناس دانشگاه منچستر، توضیح می دهد: یکی از بارزترین یافته های ما، که در تضاد با درک کنونی است بیان می کند زمانی که تنها یک قطعه بسیار کوچک از کریپتوکروم وجود داشته باشد، سلول‌ها به “حس” میدان‌های مغناطیسی ادامه می‌دهند.

این نشان می‌دهد که سلول‌ها می‌توانند، حداقل در آزمایشگاه، میدان‌های مغناطیسی را از راه‌های دیگر حس کنند.

این کشف می تواند توضیح دهد که چرا سلول های انسانی در آزمایشگاه به میدان های مغناطیسی حساسیت نشان می دهند. شکل کریپتوکروم موجود در سلول‌های شبکیه گونه ما، زمانی که در مگس‌های میوه بیان می‌شود، قادر به دریافت مغناطیسی در سطح مولکولی است.

با این حال، این بدان معنا نیست که انسان ها از این عملکرد استفاده می کنند، همچنین شواهدی وجود ندارد که کریپتوکرومی که سلول های ما را هدایت می کند در شرایط آزمایشگاهی در امتداد میدان های مغناطیسی قرار میگرد.

شاید FAD دلیل آن باشد

حتی اگر سلول‌های انسانی نسبت به میدان مغناطیسی زمین حساسیت نشان می‌دهند، ما حس آگاهانه‌ای از این نیرو نداریم. شاید به این دلیل است که ما هیچ کمکی برای کریپتوکروم نداریم.

اتزیو روزاتو، زیست شناس ژنتیکی از دانشگاه لستر، می گوید: این مطالعه در نهایت به ما امکان می دهد تا اثراتی را که قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی ممکن است به صورت بالقوه بر انسان داشته باشد، درک کنیم.

علاوه بر این، از آنجایی که FAD و سایر اجزای این ماشین‌های مولکولی در سلول‌های بسیاری یافت می‌شوند، این درک جدید ممکن است راه‌های جدیدی برای تحقیق برای استفاده از میدان‌های مغناطیسی برای فعال‌سازی ژن‌های هدف باز کند. این کشف علمی به عنوان یک ابزار آزمایشی و احتمالاً در نهایت برای استفاده بالینی در نظر گرفته می شود.