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y Ciencia.
Gracias a un sensor magnético basado en dos electrones
correlacionados entre sí conforme a la mecánica cuántica, las aves ven,
entiéndase literamente, el campo magnético terrestre. Ahora, Noburu Ikeya y
Jonathan R. Woodward, de la Universidad de Tokio, han logrado la primera
observación de esta nanobrújula celular (un «par de radicales» según el nombre
que se le da al sistema físico correspondiente) en pleno funcionamiento.
Como explican en la revista científica PNAS, el mismo
par de radicales, que se origina dentro de un proceso de autofluorescencia (la
fluorescencia natural de estructuras biológicas), se puede formar también en
células humanas, que se utilizaron para el experimento. El par de radicales
permite que el efecto de un campo magnético se perciba directamente por medio
de la modificación de la cantidad de luz autofluorescente que se emite. En el
experimento de Ikeya y Woodward, cuando las células estaban sometidas a un
campo magnético débil, brillaban en promedio un 3,7 por ciento menos.
Hace muchos años que llevan preguntándose los
especialistas cómo funciona el sentido magnético de las aves y otros animales.
El campo magnético terrestre es demasiado débil para muchos posibles sensores
magnéticos biológicos. Argumentos téoricos consolidaron un sutil efecto
cuántico como la posibilidad más verosímil; tiene lugar en una molécula, la
flavina, que está integrada en una proteína sensible a la luz, el criptocromo.
Esta molécula y la luz que absorbe son, por lo que se sabe, absolutamente
indispensables para el funcionamiento de la brújula.
La molécula de flavina en las entrañas del criptocromo
se excita (pasa a un estado de energía mayor) al absorber luz azul. Una segunda
molécula transfiere un electrón a la flavina; cada una de las dos moléculas
tiene entonces un electrón que no está emparejado con otro de la molécula: ese
par de electrones solos, cada uno en una de las moléculas, son los que dan
lugar al llamado par de radicales.
Los espines de ambos electrones (las versiones
cuánticas del momento magnético) están correlacionados el uno con el otro.
Pueden orientarse de la misma forma los dos o en sentido contrario en uno con
respecto al otro; se crean así estados cuánticos diferentes, que no reaccionan
químicamente de la misma manera. Esos estados de espín pueden, sin embargo,
transformarse el uno en el otro; se producen las dos formas de reacción.
Los radicales en el meollo del sentido magnético
Lo fundamental: esa situación cambia cuando interviene
un campo magnético débil. Los niveles energéticos de los estados de espín
cambian y las razones entre las reacciones correspondientes cambian a su vez.
En los ojos de las aves, esa modificación de las razones entre las cantidades
de los productos de reacción es, se supone, la señal que les dice a las células
que el campo magnético ha cambiado.
El experimento de Ikeya y Woodward se basa en que la
flavina no solo está presente en los ojos de las aves como parte del
criptocromo, sino en todas las células. Como modelo usaron células tumorales
humanas, apropiadas para el laboratorio. La luz adecuada excita la flavina
hasta un estado más elevado, pero esta devuelve en gran medida la energía
adquirida en forma de luz. Este es el fenómeno al que se llama
autofluorescencia. Sin embargo, una parte de la flavina excitada forma pares de
radicales asociados cuánticamente y no desprende luz. Y solo uno de sus estados
de espín puede transformarse de nuevo en flavina en su estado no excitado y
generar de esa manera autofluorescencia.
Sin el campo magnético, los estados de espín se
transforman el uno en el otro y en la flavina no excitada. Sin embargo, con un
campo magnético los estados de energía cambian de modo que el par de radicales
queda más «atrapado». Así se emite menos luz por medio de la autofluorescencia.
En las células utilizadas por los investigadores, el
proceso se diferencia en más aspectos del que se produce en los ojos de las
aves. Sin embargo, en su opinión todo indica que el meollo de la cuestión (el
par de radicales de la flavina, que reacciona de forma diferente sometido a un
campo magnético) es el mismo que en los ojos de las aves. El experimento
muestra que basta un campo magnético débil para que se dé un efecto mensurable.
Lars Fischer
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