Bí ẩn "giác quan lượng tử" của loài chim

Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo, Nhật Bản, đã trực tiếp quan sát một phản ứng bí ẩn được cho là đứng sau các loài chim và nhiều sinh vật khác đó là khả năng cảm nhận hướng của các cực Trái đất.

Quan trọng hơn, đây là bằng chứng vật lý lượng tử ảnh hưởng trực tiếp đến phản ứng sinh hóa trong tế bào, điều mà chúng ta đã đưa ra giả thuyết từ lâu nhưng chưa thấy thực tế trước đây.

Bằng cách sử dụng một kính hiển vi được thiết kế riêng nhạy cảm với những tia sáng yếu, nhóm nghiên cứu đã theo dõi quá trình nuôi cấy tế bào người có chứa vật liệu nhạy sáng đặc biệt phản ứng linh hoạt với những thay đổi trong từ trường.

Sự thay đổi mà các nhà nghiên cứu quan sát được trong phòng thí nghiệm trùng khớp với những gì dự kiến nếu một hiệu ứng lượng tử kỳ quặc chịu trách nhiệm cho phản ứng phát sáng.

Ở chim di cư, Cyrptochrome có liên quan đến khả năng cảm nhận từ trường bí ẩn.

"Chúng tôi không sửa đổi hoặc thêm bất cứ thứ gì vào các tế bào này. Chúng tôi nghĩ rằng mình có bằng chứng cực kỳ chắc chắn rằng đã quan sát thấy một quá trình cơ học lượng tử thuần túy ảnh hưởng đến hoạt động hóa học ở cấp độ tế bào", nhà vật lý sinh học Jonathan Woodward cho biết.

Vậy tế bào, đặc biệt là tế bào người, có khả năng phản ứng với từ trường như thế nào? Trong khi có một số giả thuyết được đưa ra, nhiều nhà nghiên cứu cho rằng khả năng này là do một phản ứng lượng tử duy nhất liên quan đến các thụ thể ánh sáng được gọi là cryptochrome.

Cyrptochrome được tìm thấy trong tế bào của nhiều loài và có liên quan đến việc điều chỉnh nhịp sinh học. Ở các loài chim di cư, chó và các loài khác, chúng có liên quan đến khả năng cảm nhận từ trường bí ẩn.

Trên thực tế, trong khi hầu hết chúng ta không thể nhìn thấy từ trường, các tế bào của chúng ta chắc chắn chứa các cryptochrome. Và có bằng chứng cho thấy mặc dù không có ý thức, con người vẫn có khả năng phát hiện ra từ tính của Trái đất.

Để xem phản ứng bên trong cyrptochrome đang hoạt động, các nhà nghiên cứu đã tạo một môi trường nuôi cấy tế bào người có chứa cryptochrome trong ánh sáng xanh khiến chúng phát huỳnh quang yếu. Khi chúng phát sáng, nhóm nghiên cứu quét từ trường có tần số khác nhau liên tục qua các tế bào. Họ phát hiện ra rằng, mỗi khi từ tính truyền qua các tế bào, huỳnh quang của chúng giảm khoảng 3,5% - đủ để cho thấy một phản ứng trực tiếp.

Làm thế nào một từ trường có thể ảnh hưởng đến một thụ thể ánh sáng? Câu trả lời tất cả là do spin - một đặc tính bẩm sinh của các electron.

Chúng ta đã biết rằng spin bị ảnh hưởng đáng kể bởi từ trường. Sắp xếp các electron theo đúng cách xung quanh một nguyên tử và tập hợp đủ chúng lại với nhau vào một nơi, và khối lượng vật chất kết quả có thể được tạo ra để chuyển động bằng cách không sử dụng từ trường yếu giống như từ trường bao quanh hành tinh của chúng ta.

Một hệ quả thú vị của nghiên cứu có thể được quan tâm liên quan đến từ trường là dù yếu cũng có thể ảnh hưởng gián tiếp đến các quá trình sinh học khác như thế nào. Trong khi bằng chứng về từ tính ảnh hưởng đến sức khỏe con người còn yếu, các thí nghiệm tương tự như thế này có thể chứng minh là một con đường khác để điều tra.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh nghiên cứu này cho thấy rằng mối quan hệ giữa spin của hai electron riêng lẻ có thể có ảnh hưởng lớn đến sinh học.

Tất nhiên chim không phải là động vật duy nhất. Các loài cá, sâu, côn trùng, và thậm chí một số loài động vật có vú đều có khả năng tương tự. Con người chúng ta thậm chí có thể bị ảnh hưởng về mặt nhận thức bởi từ trường mờ nhạt của Trái đất.

Cập nhật: 10/01/2021 Theo Dân Trí