Las aves pueden orientarse en vuelo gracias a la alteración de un proceso cuántico que ocurre en el interior de las células de la retina provocada por el campo magnético terrestre: esa alteración les permite detectar la dirección de los polos del planeta.
Lo ha descubierto una investigación de la Universidad de Tokio, que experimentó en laboratorio cómo reaccionaba un grupo de células vivas e inalteradas a sucesivas exposiciones a campos magnéticos artificiales. Los resultados de esta investigación de han publicado en PNAS.
Las primeras observaciones de magnetorrecepción biológica revelaron que, cada vez que las células perciben el campo magnético, se altera el proceso cuántico que ocurre en su interior.
Ese proceso cuántico fue establecido en 2010, cuando científicos austriacos descubrieron que los electrones implicados en el sentido de la orientación animal seguían un comportamiento cuántico conocido como entrelazamiento.
El entrelazamiento cuántico es una cualidad misteriosa de las partículas elementales que les permiten compartir simultáneamente un mismo estado: cualquier modificación en el estado de una de esas partículas, se refleja al mismo tiempo en la otra, aunque estén físicamente distantes entre sí.
Entrelazamiento electrónico
Esta investigación ha observado por primera vez, en vivo y en directo, cómo los campos magnéticos influyen en el sentido de la orientación animal: afectan a un fenómeno exclusivamente cuántico, conocido como estados de espín de los electrones, y a las reacciones químicas que involucran a pares de radicales.
De la misma forma que la Tierra orbita al Sol y rota también alrededor de su eje, el electrón orbita a su átomo y gira a su vez sobre sí mismo, originando una propiedad conocida como espín o momento angular, que genera su propio campo magnético.
Cuando los receptores magnéticos presentes en la retina de los ojos de los animales se activan mediante fotones (que, además de la luz, portan cualquier forma de radiación electromagnética), se generan moléculas nuevas cuyos átomos están dotados de electrones simples o solitarios, conocidos como par de (electrones) radicales: se comportan según el entrelazamiento cuántico y comparten un mismo estado de espín, aunque están separados entre sí.
Cuando los campos magnéticos alteran ese proceso cuántico natural que ocurre en el interior de las células de la retina, los animales lo perciben y detectan el campo magnético terrestre: lo aprovechan para orientar su navegación.
Primera medida
Los investigadores explican al respecto que, durante los últimos 50 años, los químicos han identificado múltiples reacciones y proteínas específicas llamadas criptocromos que son sensibles a los campos magnéticos en experimentos de laboratorio.
Los biólogos incluso han observado cómo la interferencia genética con los criptocromos en las moscas de la fruta y las cucarachas puede eliminar la capacidad de los insectos para navegar siguiendo las señales geomagnéticas.
Otras investigaciones han indicado que la navegación geomagnética de las aves y otros animales es sensible a la luz.
Sin embargo, nadie había medido hasta ahora reacciones químicas dentro de una célula viva que cambian directamente debido a un campo magnético. Y este es el principal resultado de la nueva investigación.
¿Otros procesos biológicos?
Dado que el entrelazamiento cuántico entre los electrones de los átomos de las células magnetorreceptoras se produce espontáneamente con una duración variable o flexible, los investigadores consideran que la influencia del campo magnético terrestre comprobada en este investigación, puede producirse también en otros procesos biológicos.
«Lo bueno de esta investigación es ver que la relación entre los espines de dos electrones individuales puede tener un efecto importante en la biología», explica uno de los autores de la investigación, Jonathan Woodward, en un comunicado.
Y añade: “creemos que tenemos pruebas extremadamente sólidas de que hemos observado un proceso puramente mecánico cuántico que afecta la actividad química a nivel celular.”
Los investigadores consideran que el campo magnético de la Tierra podría tener una influencia biológicamente más amplia, por lo que están investigando su posible efecto en otros tipos de células, así como la influencia que podría tener sobre la salud humana y sobre otros topos de células.
