La rareza del mundo cuántico en las migraciones - Efecto Cocuyo

OPINIÓN · 11 ENERO, 2021 04:55

La rareza del mundo cuántico en las migraciones

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Paulino Betancourt Figueroa | @p_betanco

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“Ver nuestro mundo a través de los ojos de un ave migratoria sería bastante espeluznante”

Por Paulino Betancourt Figueroa

Ver nuestro mundo a través de los ojos de un ave migratoria sería una experiencia bastante espeluznante. Algo en su sistema visual les permite “ver” el campo magnético de nuestro planeta. Los científicos de la Universidad de Tokio, por primera vez en la historia, han observado una reacción química que estaría detrás de las habilidades de las aves y de muchas otras criaturas para detectar la ubicación de los polos del planeta. Un ingenioso truco que une a la física cuántica con la bioquímica y permite a estos animales navegar grandes distancias.

Es importante destacar que esta sería una evidencia de que la física cuántica afecta directamente una reacción bioquímica en una célula, algo que se ha planteado durante mucho tiempo como hipótesis pero que no se había documentado antes.

Inicialmente, este grupo de investigadores estudió un cultivo de células humanas que contenía un material sensible a la luz, que respondía a los cambios en un campo magnético. Usando un microscopio sensible a los débiles destellos de luz, observaron un cambio que coincide con un efecto cuántico responsable de esta reacción luminosa. Pero, ¿cómo son las células, especialmente las humanas, capaces de responder a los campos magnéticos?

Si bien existen varias hipótesis, muchos consideran que la capacidad se debe a una reacción cuántica que involucra a los fotorreceptores llamados criptocromos. Para ver la reacción que ocurre dentro de los criptocromos, los científicos iluminaron con luz azul un cultivo de células humanas, lo que hizo que tuvieran una débil fluorescencia. Mientras brillaban, el equipo modificó los campos magnéticos a varias frecuencias sobre las células. Descubrieron que cada vez que el campo magnético pasaba sobre ellas, su fluorescencia disminuía alrededor del 3,5%, lo suficiente para detectar un cambio.

Los criptocromos también se encuentran en las células de muchas especies y participan en la regulación de los ritmos circadianos (un ejemplo es dormir de noche y estar despierto durante el día). En especies de aves migratorias, perros y otros animales, están vinculados a la misteriosa capacidad de detectar campos magnéticos (magnetorrecepción).

De hecho, aunque la mayoría de nosotros no podemos ver los campos magnéticos, nuestras células contienen criptocromos, que nos dan la posibilidad de percibirlos. No es consciente, pero los humanos todavía somos capaces de detectar el magnetismo de la Tierra. Entonces, ¿cómo puede afectar un campo magnético a un criptocromo?

Todo se reduce a algo llamado espín, una propiedad esencial de los electrones. El electrón al poseer una carga eléctrica negativa y al girar sobre su propio eje genera un campo magnético que denominamos espín. Sabemos que los campos magnéticos afectan significativamente el giro. Las propiedades magnéticas de materiales como el hierro son consecuencia de los momentos magnéticos que poseen los electrones y la aplicación práctica común, ha sido fabricar brújulas de navegación.Pero sin signos obvios de trozos de hierro dentro de los cráneos de las especies migratorias, los físicos han tenido que repensar el tema.

Los científicos que estudian la magnetorrecepción plantean dos mecanismos: un sensor de magnetita (mineral magnético de hierro) o un sensor bioquímico basado en la proteína criptocromo. La magnetita se ha encontrado en los picos de las aves, narices de peces e incluso en el cerebro humano, tal como reportó Joe Kirschvink en 1992. Sin embargo, una “brújula” no explica cómo la tortuga Carón (o Laud) puede migrar por el océano y volver al mismo sitio de la playa donde nació.

Con la “brújula” solo podría saber la latitud, con los cambios en las líneas de campo magnético que se ubican entre los polos y el ecuador. Pero la longitud (desplazamiento este-oeste) requiere “sentir” sutiles variaciones en la intensidad de campo de un lugar a otro. Por ello, se considera que la tortuga utiliza otro mecanismo. Más aún, en la década pasada los científicos encontraron que las células portadoras de magnetita no tenían nada que ver con el sistema nervioso, perdiendo peso el mecanismo de la magnetita.

Hacia 1975, un investigador llamado Klaus Schulten desarrolló una teoría sobre cómo los campos magnéticos podrían influir en las reacciones químicas, que implicaba algo llamado “par radical”. Cuando la luz incide sobre los criptocromos, se convierten en lo que los químicos llaman un par radical. Los radicales son moléculas que contienen un número impar de electrones y un par radical consiste en dos radicales que se crean simultáneamente, generalmente a través de una reacción química. Pero también pueden generarse gracias a la acción de la luz.

Este par de radicales actúa como un par de imanes, rotando como un trompo, y cualquier cambio sutil en el campo magnético terrestre implica un cambio del comportamiento químico de los radicales. Lo interesante de esta investigación es ver que la relación entre los espines de dos electrones individuales puede tener un efecto importante en la bioquímica. Una consecuencia interesante de esta investigación podría ser cómo, incluso los campos magnéticos débiles, podrían afectar indirectamente a otros procesos biológicos.

Tener evidencia de que un fenómeno como la magnetorrecepción conecta la rareza del mundo cuántico con el comportamiento de un ser vivo, nos lleva a preguntarnos sobre qué otros fragmentos de la biología podrían surgir de las profundidades de la física fundamental.

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Las opiniones expresadas en esta sección son de entera responsabilidad de sus autores.

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