Tokyo Üniversitesi’nden bilim insanları, hayvanlar aleminin en gizemli özelliklerinden biri olan manyetik alan algılamaya dair ilk canlı gözlemi kaydetti. Hayvanlar manyetik algılama sayesinde, dünyanın manyetik alanını algılayarak, kuzeyi bulabiliyor.
Kuşlar, yarasalar, yılan balıkları, balinalar hatta bazı araştırmalara göre insanlar bile dünyanın manyetik alanını algılayarak yön bulabiliyor. Kuşların göç ederken, bu şekilde yönlerini tayin ettikleri düşünülüyor. Buna rağmen, omurgalılardaki bu özelliğe dair mekanizma tam olarak bilinemiyordu. Hatta bir hipoteze göre ; hayvanlar ve manyetik alan algılayan bakteriler arasında simbiyotik bir ilişkinin sonucunu olabileceği söyleniyor.
Fakat en başta gelen hipotez, hücrelerdeki radikal çifti mekanizması adı verilen kimyasal reaksiyonlarla sağlandığının düşünülmesi. Özellikle belli moleküller ışıklar uyarıldığında; elektronlar onlardan, komşularına atlayabiliyor. Eğer bu moleküllerdeki elektronlar aynı yönlü spin halindelerse kimyasal reaksiyonlar yavaş gerçekleşir, eğer bu spinler zıt yöndeyse, reaksiyonlar hızlı gerçekleşir. Manyetik alanlar elektron spin hallerini etkileyebildiğinden, kimyasal reaksiyonları tetikleyerek, hayvanların davranışını değiştirebilir.
Manyetik algılamaya(magnetoreception) sahip canlı hayvan hücrelerinde kriptokrom adı verilen radikal çifti mekanizmasından sorumlu olduğu düşünülen hücreler vardır. İşte Tokyo Üniversitesi’ndeki araştırmacılar kriptokromların, manyetik alanlara gösterdiği tepkiyi ilk kez gözlemledi.
Dünyada bir çok deneyde kullanılan HeLa(Henrietta Lacks)hücreleriyle çalışan bilim insanları, hücrelerdeki kriptokromların alt ünitesi olan flavin moleküllerine odaklandı. Bu proteinler mavi ışık altında floresans ışıması yapıyor.
Manyetik Alan Işımayı Azalttı
Araştırmacılar hücreleri mavi ışık altında, floresans ışıması yapacak şekilde aydınlattı. Sonra her 4 saniyede bir hücrelerden manyetik alan geçirdiğinde, hücrelerin floresans ışımasının % 3,5 azaldığını gözlemledi.
Araştırmacılar ışıktaki bu azalmayı, radikal çifti mekanizmasının devrede olduğunun kanıtı olarak görüyor. Temel olarak flavin molekülleri ışıkla uyarıldığında radikal çiftler üretir veya floresans yayar. Manyetik alan aynı elektron spinindeki daha fazla radikal çifti etkilediğinden, kimyasal reaksiyonlarını yavaşlatıyor ve floresansı solduruyor.
“Bu hücrelere hiçbir şey katmadık ya da değiştirmedik. Gözlemlediğimiz bu olayın, tümüyle kuantum mekaniksel proseslerin hücresel seviyedeki kimyasal aktiviteyi etkilediğine dair güçlü bir kanıt teşkil ettiğini düşünüyoruz,” diyor araştırmanın yan yazarı Jonathan Woodward.
Araştırma ekibi, deneyde kullanılan manyetik alanın ancak bir buzdolabı mıknatısı kadar güçlü olduğunu yani dünyanın doğal manyetik alanından kat be kat daha güçlü olduğunu belirtiyor. Asıl enteresan olansa, zayıf manyetik alanların, radikal çiftlerdeki elektron spinlerini daha kolay değiştirdiğidir.
Yani, hayvanlarda manyetik alan algılamada rol alan radikal çifti mekanizması bu şekilde işliyor olabilir. Tabi yine de bundan emin olmak için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.
Araştırma Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandı.
Kaynak: University of Tokyo
