Quando sei piccolo come un pettirosso europeo, attraversare il continente per l’inverno non è un’impresa da poco. Ora conosciamo il suo segreto per non perdersi su grandi distanze: un’abilità innata di sfruttare la stranezza che si trova al centro della fisica quantistica.
A lungo ipotizzato come mezzo attraverso il quale gli animali potrebbero percepire l’attrazione del debole campo magnetico terrestre, è stata osservata una risposta non classica alla luce all’interno di una proteina espressa negli occhi di un uccello canoro migratore notturno.
Una collaborazione tra ricercatori di istituzioni di tutto il mondo ha messo alla prova il complesso proteico del criptocromo del piccolo uccello per vedere come risponde alla luce, sia all’interno che all’esterno di un debole campo magnetico.
Anche se non dimostra che i piccoli uccelli si affidano a una stranezza quantistica della chimica per rimanere sulla rotta mentre attraversano l’Europa, la scoperta fornisce prove cruciali a sostegno della teoria del ruolo della magnetoricezione nella navigazione.
All’inizio di quest’anno un team di ricercatori dell’Università di Tokyo ha scoperto che una proteina simile nell’uomo era in grado di rispondere alla luce blu in modi diversi, a seconda della forza di un campo magnetico vicino.
Alcuni atomi nella proteina con un elettrone solitario che oscilla nel suo involucro esterno potrebbero essere associati a un altro elettrone solitario in quella che è nota come coppia radicale, in modo da intrecciare efficacemente le loro caratteristiche.
La natura di questa partnership può essere influenzata da un campo magnetico. Colpita da una specifica dose di energia sotto forma di luce blu, una coppia radicale emetterà una fluorescenza in modi diversi a seconda di come sono impigliate.
In altre parole, la natura quantistica della relazione tra due elettroni nella giusta struttura della proteina può utilizzare la luce per segnalare diverse intensità di un campo magnetico, anche debole come quello terrestre.
Questa è, a dir poco, una scoperta sorprendente, che implica fortemente che nella biochimica c’è più di quanto la fisica classica possa spiegare da sola.
Inoltre, ha il potenziale per spiegare come alcuni animali, come gli uccelli migratori, potessero “vedere” l’allineamento delle linee di campo che distinguono i punti della bussola magnetica del pianeta, un’abilità che sarebbe utile come ausilio alla navigazione.
C’era solo un problema: che il criptocromo era umano, dall’interno delle cellule umane. Ciò che implica per la nostra biologia è una questione aperta, ma il potenziale dell’influenza del criptocromo all’interno di altri animali è rimasto discutibile.
Lo spazio per il dibattito si è ora notevolmente ridotto, tuttavia, con la scoperta che un criptocromo purificato dal genoma del pettirosso europeo (Erithacus rubecula) – un animale che occasionalmente migra dai climi rigidi della Russia verso habitat più caldi nell’ovest e nel sud dell’Europa – mostra la stesso comportamento quantistico indotto magneticamente.
I ricercatori hanno confrontato il criptocromo del pettirosso con un complesso proteico simile copiato dai polli (Gallus gallus), un uccello che notoriamente non compie viaggi più ardui che attraversare occasionalmente la strada.
Inoltre, i ricercatori hanno analizzato i criptocromi dei piccioni comuni (Columba livia). Sebbene famosi per trovare la strada di casa su lunghe distanze, i piccioni non sono tecnicamente migratori, portando il team a ipotizzare che il proprio criptocromo potrebbe non essersi evoluto sotto le stesse pressioni del pettirosso.
I test di laboratorio suggeriscono che i criptocromi nei pettirossi sono all’altezza del compito di percepire la sottile influenza del campo magnetico terrestre, almeno più di quelli dei polli e dei piccioni.
Gli studi futuri dovranno essere condotti in modo umano ed etico su soggetti vivi se vogliamo confermare che le azioni quantistiche del criptocromo sono davvero ciò che dice ai pettirossi quale strada prendere durante le migrazioni invernali.
Per quanto riguarda ciò che l’uccellino effettivamente “vede” quando rileva un campo magnetico, quella parte la potremo solo immaginare.
Ci sono alcuni segreti che nemmeno la stranezza quantistica è in grado di rivelare.
Questa ricerca è stata pubblicata su Nature.
