Човешките клетки реагират на магнитните полета благодарение на квантовите ефекти

Японски учени от Токийския университет за първи път в историята успяха да наблюдават в реално време по какъв начин работи магниторецепцията – усещането на магнитните полета на Земята. Тяхната научна работа бе публикувана в списание Proceedings of the National Academy of Sciences и описва по какъв начин квантовата физика директно влияе върху биохимичните реакции, протичащи в клетките. Има няколко хипотези за съществуването на този процес, но досега никой не бе успял да го наблюдава директно.

Екипът японски учени е използвал специален микроскоп, чувствителен към слабите светлинни проблясъци, като с негова помощ е наблюдавал по какъв начин култура от човешки клетки, съдържаща специално чувствително към светлината вещество, динамично реагира на промените на магнитното поле.

Наблюдаваните в лабораторията промени са съвпаднали с очакваното, ако тази реакция се дължи на квантово-механичен процес. Според думите на биофизика Джонатан Удуърт, японските учени по никакъв начин не са променяли и не са добавили нищо ново в клетките. Те са намерили достатъчно убедителни доказателства за това, че са станали свидетели на изцяло квантово-механичен процес, който влияе на химическата активност на клетъчно ниво.

По какъв начин клетките, които в този случай са човешки, могат да реагират на магнитните полета? Има няколко хипотези, които се опитват да обяснят това. Редица учени са на мнение, че причината е уникална квантова реакция, в която участват фоторецептори от вида на криптохромите.

Криптохроми има в клетките на много животни, като те участват предимно в регулирането на циркадните ритми. Именно на криптохромите, които се срещат в клетките на прелетните птици, кучетата и още много други животни, се дължи тяхната загадъчна способност да усещат магнитните полета.

Въпреки че повечето хора не могат да виждат и да чувстват магнитните полета, в човешките клетки криптохроми има. Налични са редица примери, че хората макар и несъзнателно, все пак могат да усещат и разпознават магнитното поле на Земята.

За да могат да наблюдават работата на криптохромите, японските учени са насочили към култура от човешки клетки, съдържащи криптохроми, синя светлина, която ги е накарала леко да фосфоресцират. Докато клетките светят по този начин, екипът изследователи периодично е променял магнитните полета, въздействащи на клетките.

В резултат от това бе открито, че когато над клетките се появи магнитно поле, тяхната флуоресценция се понижава с около 3,5%. Това е напълно достатъчно за директното наблюдение на тази реакция. Но по какъв начин магнитното поле взаимодейства с фоторецептора?

Това се дължи на едно от базовите свойства на електроните – техният спин. Добре известно е, че магнитните полета оказват влияние върху спина на електроните. Ако електроните бъдат разположени по специален начин в атома, а след това съберем достатъчно количество подобни атоми на едно място, то тази материя може да бъде задвижена дори от толкова слабо магнитно поле, каквото е магнитното поле на нашата планета.

Ако това е малката игла, която играе ролята на стрелка на компаса, то всичко е ясно. Но в мозъка на птиците не са намерени дори и следи от чувствително към магнитните полета вещество и на учените се наложило да задълбочат своите изследвания.

През 1975 година популярният изследовател Клаус Шултен представя нова теория относно това, по какъв начин магнитните полета могат да влияят върху химичните реакции. В тази научна работа се използва терминът радикална двойка. Като пример за подобен радикал се посочва електрон, който се намира на най-външната орбита на атома и който няма партньор във вид на втори електрон.

Понякога тези самотни електрони могат да си намерят съответния партньор в друг атом, като по този начин се образува въпросната радикална двойка. В този случай и двата електрона нямат партньори, но благодарение на своята споделена история стават заплетени от гледна точка на квантовата механика. Тоест, техните спинове корелират независимо от разстоянието между електроните. И тъй като тази корелация не е свързана с каквото и да било физическо взаимодействие, тя всъщност е чисто квантов ефект. Айнщайн нарича този ефект „зловещо действие от разстояние“.

В живата клетка на организма подобно заплитане няма как да съществува дълго време. Но дори електроните, спиновете на които корелират за съвсем кратко време, могат да оказват влияние върху поведението на своите атоми. По време на експериментите с въздействието на магнитни полета върху клетките, намаляването на тяхната яркост демонстрира, че това поле е оказало влияние върху генерирането на радикални двойки.

Изключително интересно следствие от този експеримент може да се счита това, че дори и слабите магнитни полета могат директно да влияят и на другите биологични процеси. Въпреки че влиянието на магнитните полета върху здравето на човека не е подробно изследвано, проведените от японските учени експерименти, както и други подобни на тях, изведнъж направиха тази област на науката изключително интересна за изучаване. Според думите на Удуърт, най-интересното в това изследване е, че връзката между спиновете на два електрона може значително да влияе на биологията на целия организъм.

Разбира се, при животните не само птиците използват магнитните полета, за да определят посоката на своето движение. На това са способни някои видове риби, червей, насекоми и дори някои млекопитаещи. Напълно е възможно слабото магнитно поле на Земята да влияе дори и на когнитивните способности на нас, хората.