Pesam menos de 50 gramas, voam milhares de quilómetros de noite e encontram os locais de invernada sem qualquer mapa. Há mais de meio século que as aves canoras migratórias põem aos cientistas o mesmo enigma: como detetam o fraco campo magnético da Terra? A equipa do QuantumBirds está a testar uma resposta que parece ficção científica: a bússola poderá estar no olho da ave e funcionar através de efeitos quânticos. E no fim podes descobrir que tipo de navegador és quando o telemóvel fica sem rede.
As aves canoras migratórias são verdadeiros pesos-pluma. Pesam menos de 50 gramas e, ainda assim, todos os anos percorrem de noite milhares de quilómetros para chegar aos locais de invernada. No caminho, apoiam-se em vários sistemas de navegação em simultâneo: observam as estrelas, memorizam pontos de referência e orientam-se pelo olfato. Além disso, conseguem detetar a direção do fraco campo magnético da Terra.
E é aqui que começa o problema. A investigação deste sentido dura há mais de 50 anos e o mecanismo continua por descobrir. Sabemos que funciona. Não sabemos como.
Foi precisamente esta pergunta que o projeto QuantumBirds abraçou. É financiado pelo Conselho Europeu de Investigação e coordenado pela Universidade de Oxford. Durante sete anos, trabalharam nele especialistas de áreas muito diferentes: mecânica quântica, química de spin, biologia comportamental e bioquímica.
A hipótese que testaram é ousada. As aves veriam, literalmente, o campo magnético graças a reações químicas que ocorrem no olho. Peter Hore, um dos investigadores principais do projeto, não esconde que soa estranho: «À primeira vista, a ideia de que uma reação química possa servir de bússola parece absurda.»
Não admira. Como explica Hore, a intensidade da interação entre uma única molécula e o campo magnético da Terra é apenas um milionésimo da intensidade de uma ligação química típica. Um estímulo assim parece demasiado fraco para mudar fosse o que fosse.
A chave está em proteínas chamadas criptocromos, presentes na retina das aves. Segundo os investigadores, a luz desencadeia nelas a formação de pares de radicais – sistemas moleculares de vida curta, onde acontecem coisas que se esperaria encontrar num manual de física quântica e não de biologia.
«Quando a luz atinge estas proteínas, os pares de radicais gerados existem num estado de sobreposição quântica», explica Peter Hore. E acrescenta: «Dado este delicado estado quântico, o rendimento da reação química é extremamente sensível à direção de um campo magnético externo.»
Por outras palavras: a eficiência com que a reação decorre depende da posição da ave em relação ao campo da Terra. E, como tudo se passa no olho, a informação chega precisamente onde é necessária. «Na prática, isto codifica os dados de navegação diretamente no sistema visual da ave», diz Hore.
Uma coisa é a teoria, outra é a prova. A equipa mostrou que o criptocromo-4a presente no pisco-de-peito-ruivo é sensível a campos magnéticos fracos. Os investigadores consideram esta a primeira prova direta de que esta molécula possui tal propriedade. Para a hipótese da bússola quântica, é um forte ponto de apoio.
Para espreitar tão fundo no olho de uma ave, os cientistas tiveram primeiro de construir as suas próprias ferramentas. Entre elas:
O último é especialmente importante, porque permite aos investigadores observar não só as próprias proteínas, mas também a resposta das células nervosas.
Pelo caminho, veio à luz algo surpreendente. A parte interna da retina das aves funciona sob uma falta constante de oxigénio. Esta descoberta explica por que razão a investigação sobre esta parte do olho avançou tão lentamente nas últimas décadas: as condições no laboratório simplesmente não correspondiam às de um organismo vivo.
Agora, os cientistas preparam uma experiência destinada a resolver a questão. «Estamos à beira de uma resposta definitiva através de uma sofisticada troca isotópica», anuncia Henrik Mouritsen, o outro investigador principal.
A ideia é substituir o carbono-12 natural das moléculas de flavina no olho de uma ave pelo carbono-13, mais pesado. As simulações informáticas mostraram que tal troca deveria alterar a resposta das aves às perturbações causadas por ondas de rádio. A equipa já criou uma forma de introduzir flavinas com carbono-13 nos olhos das aves e está a realizar testes comportamentais para mostrar se a alteração afeta o seu sentido de orientação.
O que está em jogo é muito. «Um resultado positivo fornecerá uma prova inegável desta bússola quântica», sublinha Mouritsen.
Embora se trate de investigação fundamental, os seus resultados podem revelar-se úteis em questões surpreendentemente práticas. Perceber como as aves migratórias escolhem a direção poderá ajudar a encaminhá-las para habitats resistentes às alterações climáticas, em vez de zonas degradadas. Mecanismos semelhantes funcionam também nos díodos orgânicos emissores de luz, pelo que, com base neles, poderiam construir-se sensores magnéticos baratos e não tóxicos. Outra ideia são sistemas de navegação que funcionem onde o sinal de GPS está bloqueado ou perturbado.
As aves canoras poderão trazer nos olhos uma bússola que funciona graças à física quântica. A equipa do QuantumBirds mostrou que a proteína criptocromo-4a do pisco-de-peito-ruivo reage a um campo magnético fraco, construiu novo equipamento para estudar a retina e descobriu que a sua parte interna vive com falta de oxigénio. A experiência da troca de carbono deverá dar a resposta final e, pelo caminho, sugerir ideias para a conservação da natureza e para a navegação sem GPS.
5 perguntas · um minuto
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文