Uma proteína nas retinas dos robins europeus mostrou sensibilidade a campos magnéticos
Os cientistas podem estar um passo mais perto de entender como alguns pássaros podem explorar a física quântica para navegar.
Os pesquisadores suspeitam que alguns pássaros canoros usam uma “bússola quântica” que detecta o campo magnético da Terra, ajudando-os a distinguir o norte do sul durante suas migrações anuais. Novas medições apoiam a ideia de que uma proteína nos olhos dos pássaros chamada criptocromo 4, ou CRY4, poderia servir como um sensor magnético. Acredita-se que a sensibilidade magnética dessa proteína se baseie na mecânica quântica, a matemática que descreve processos físicos na escala de átomos e elétrons. Se a ideia se mostrar correta, seria um passo adiante para os biofísicos que desejam entender como e quando os princípios quânticos podem se tornar importantes em vários processos biológicos.
Em experimentos de laboratório, o tipo de CRY4 nas retinas de robins europeus (Erithacus rubecula) respondeu a campos magnéticos, relataram pesquisadores na Nature de 24 de junho. Essa é uma propriedade crucial para servir de bússola. “Este é o primeiro artigo que realmente mostra que o criptocromo 4 das aves é magneticamente sensível”, diz a bióloga sensorial Rachel Muheim, da Universidade de Lund, na Suécia, que não esteve envolvida na pesquisa.
Os cientistas pensam que as habilidades de detecção magnética do CRY4 são iniciadas quando a luz azul atinge a proteína. Essa luz desencadeia uma série de reações que circulam em torno de um elétron, resultando em dois elétrons desemparelhados em partes diferentes da proteína. Esses elétrons solitários se comportam como pequenos ímãs, graças a uma propriedade quântica dos elétrons chamada spin.
Os ímãs dos dois elétrons podem apontar paralelos um ao outro ou em direções opostas. Mas a física quântica determina que os elétrons não se acomodem em nenhum dos arranjos. Em vez disso, eles existem em um limbo chamado superposição quântica, que descreve apenas a probabilidade de encontrar os elétrons em qualquer configuração.
Os campos magnéticos mudam essas probabilidades. Isso, por sua vez, afeta a probabilidade de a proteína formar uma versão alterada em vez de retornar ao seu estado original. Os pássaros podem ser capazes de determinar sua orientação em um campo magnético com base em quanto da proteína alterada é produzida, embora esse processo ainda não seja compreendido. “Como o pássaro percebe isso? Não sabemos”, diz o químico Peter Hore, da Universidade de Oxford, co-autor do novo estudo.
A ideia de que os criptocromos desempenham um papel nas bússolas internas das aves existe há décadas, mas “ninguém poderia confirmar isso experimentalmente”, diz Jingjing Xu, da Universidade de Oldenburg, na Alemanha. Portanto, no novo estudo, Xu, Hore e colegas observaram o que aconteceu quando as proteínas isoladas foram atingidas com luz laser azul. Após o pulso de laser, os pesquisadores mediram quanta luz a amostra absorveu. Para robin CRY4, a adição de um campo magnético mudou a quantidade de absorbância, um sinal de que o campo magnético estava afetando quanto da forma alterada da proteína foi produzida.
Quando os pesquisadores realizaram o mesmo teste no CRY4 encontrado em galinhas e pombos não migratórios, o campo magnético teve pouco efeito. A resposta mais forte ao campo magnético em CRY4 de uma ave migratória “poderia sugerir que talvez haja realmente algo especial sobre os criptocromos de aves migratórias que usam isso como uma bússola”, diz o biofísico Thorsten Ritz da Universidade da Califórnia, Irvine.
Mas testes de laboratório com galinhas e pombos mostraram que esses pássaros podem sentir campos magnéticos, observam Ritz e Muheim. Não está claro se a maior sensibilidade do robin CRY4 em testes de laboratório é resultado da pressão evolutiva para que as aves migratórias tenham um sensor magnético melhor.
Um fator que torna a interpretação dos resultados mais difícil é que os experimentos com proteínas isoladas não correspondem às condições nos olhos dos pássaros. Por exemplo, diz Xu, os cientistas acham que as proteínas podem estar alinhadas em uma direção dentro da retina. Para iluminar ainda mais o processo, os pesquisadores esperam realizar estudos futuros em retinas reais, para obter uma visão literal do pássaro.
Publicado em 08/07/2021 23h39
Artigo original:
Estudo original: