|
鸟类可能比许多人更了解量子物理学 -他们是与生俱来的。 为了帮助它们在全球各地进行长距离迁徙，鸟类被认为在它们的眼睛中含有能让它们看到地球磁场的蛋白质，有点像天然的头戴式显示器。两个科学家小组现在认为他们已经确定了在这个过程中光敏蛋白质是关键，这个过程依赖于一个叫做“自旋”的电子的一个固有属性，它是量子力学中最具量子力学性质的一个。 这种蛋白质是如何工作的呢？你可能还记得，原子由一个由电子围绕的原子核组成。这些电子中的每一个都有自旋，可以是“向上”或“向下”。自旋基本上使每个电子都成为一个小的棒状磁铁。 两项最新研究 - 一项是3月28日发表在英国皇家学会界面杂志上的一篇研究斑马雀的报告，另一篇是在1月22日发表在当代生物学杂志上的一篇关于欧洲知更鸟的研究报告 - 它们都指出了Cry4，一种在视网膜中发现的光敏蛋白质。如果研究人员是正确的，这将是第一次在动物身上发现负责检测磁场的特定分子。 正如生物物理学年度评论中的一篇论文所述，一些分子具有奇数个电子，留下一些没匹配的，使得这些电子对外部磁场很敏感。你可以同时产生两个这样的“自由基”分子 - 也许一个分子给另一个分子一个电子，或者一个分子分裂成两个，这样每个分子都有一个不成对的电子。现在两部分中的每一部分都有一对相关电子，形成两个基于自旋的状态中的一个：指向相同的方向或指向相反的方向。 在也有自旋的氢和氮核的帮助下，电子在外部磁场中在两种状态之间振荡。这个过程甚至可能对地球非常微弱的磁场敏感。与磁场相比，分子的方向改变可以改变振荡的性质。 如果你在一个化学反应中有这样对这种振荡敏感的一对自由基，地球的磁场可能会改变反应的结果。如果这只鸟面对一个方向，那么这些自由基就会组合成一个最终产物。如果这只鸟面对另一个方向，那么自由基会保持分离。如果这种反应发生在鸟的眼睛里，也许它们可以真的看到地球的磁场。 现在，一个研究小组研究了雀类中几种可能的光敏蛋白质，发现其中一种蛋白质Cry4在白天不断产生，但不像其他蛋白质在白天会有变化。研究知更鸟的团队发现，在鸟类的眼睛中发现了Cry4，而在迁徙季节，鸟类产生了更多的Cry4。 这项研究的作者之一，德国生物与环境科学研究所的Henrik Mouritsen告诉Garisto说，这不是确凿的证据。也许接下来他们会研究没有Cry4的鸟类。 所以，鸟类并没有像科学家研究鸟类那样研究量子力学。但是它们可能需要对自旋有与生俱来的理解，这是量子力学中最重要的东西之一，只是为了四处迁徙。 |
|
|
