Come gli uccelli vedono il campo magnetico
La capacità di identificare il nord magnetico sarebbe legata a reazioni che avvengono fra un pigmento della retina, il criptocromo, e un potente radicale libero, il superossido
Una molecola ben conosciuta per i danni che può arrecare all'organismo ha un ruolo centrale nella capacità degli uccelli migratori di orientarsi sulle grandi distanze permettendo loro di sentire il campo magnetico terrestre. Lo ha scoperto un gruppo di biofisici dell'Università dell'Illinois a Urbana Champaign che firma un articolo pubblicato sul "Biophysical Journal".
La molecola in questione è il superossido, considerato uno dei radicali liberi più potenti, corresponsabile dei fenomeni di invecchiamento dell'organismo. Sottoprodotto della respirazione dei mitocondri, viene anche utilizzato dai fagociti del sistema immunitario per distruggere i patogeni che hanno fagocitato.
La sensibilità degli uccelli ai campi magnetici sarebbe in particolare in rapporto con reazioni che avvengono fra il superossido e il criptocromo.
Il crioptocromo è un recettore sensibile alla luce blu che si trova nelle piante e nell'occhio degli uccelli e di altri animali. Klaus Schulten, responsabile della ricerca, nel 2000 aveva già avanzato l'ipotesi, che questa proteina potesse essere coinvolta nella sensibilità geomagnetica degli uccelli, dopo che aveva scoperto che i campi magnetici possono influenzare le reazioni chimiche se queste avvengono abbastanza rapidamente da essere governate puramente dalla meccanica quantistica. "Queste reazioni coinvolgono il trasferimento di elettroni, alterandone gli spin. A loro volta questi spin si comportano come una sorta di bussola assiale", spiega Schulten.
I cambiamenti nel campo elettromagnetico che sperimenta un uccello quando modifica la propria direzione di volo, mostrano di alterare questa bussola biochimica presente nell'occhio, permettendo all'uccello di vedere se la sua direzione corrisponde al nord o al sud.
"Tuttavia, prima di questo lavoro, si riteneva che ciò fosse di fatto impossibile, dato che i campi magnetici interagiscono molto debolmente con le molecole."
"Successivamente. altri ricercatori avevano scoperto che il criptocromo può effettivamente agire da bussola alterando il proprio spin, a patto di reclutare un partner di reazione che funga da 'spin zero', e suggerendo che questo partner potesse essere costituito dalla normale molecola di ossigeno", spiega Schulten. Tuttavia i calcoli indicavano che questa reazione non sarebbe stata comunque sufficientemente sensibile alle deboli variazioni nel campo magnetico terrestre.
Non essendo al corrente della sua tossicità biologica, uno specializzando di Schulten, Ilia Solov'yov, cercando in via teorica quale potesse essere il partner ideale del criptocromo in questa reazione, prese in considerazione anche il superossido, una specie reattiva dell'ossigeno. "Quando Solov'yov ha mostrato che il superossido sarebbe stato il partner di reazione perfetto - racconta Schulten - dapprima sono rimasto perplesso, ma poi ho compreso che ciò che dava tossicità del superossido era effettivamente cruciale per questo ruolo".
Il corpo in effetti possiede diversi meccanismi per ridurre le concentrazioni di superossido e prevenirne gli effetti dannosi e la molecole deve essere presente comunque a concentrazioni basse, anche se non troppo, "affinché la bussola biochimica funzioni effettivamente".
La molecola in questione è il superossido, considerato uno dei radicali liberi più potenti, corresponsabile dei fenomeni di invecchiamento dell'organismo. Sottoprodotto della respirazione dei mitocondri, viene anche utilizzato dai fagociti del sistema immunitario per distruggere i patogeni che hanno fagocitato.
La sensibilità degli uccelli ai campi magnetici sarebbe in particolare in rapporto con reazioni che avvengono fra il superossido e il criptocromo.
Il crioptocromo è un recettore sensibile alla luce blu che si trova nelle piante e nell'occhio degli uccelli e di altri animali. Klaus Schulten, responsabile della ricerca, nel 2000 aveva già avanzato l'ipotesi, che questa proteina potesse essere coinvolta nella sensibilità geomagnetica degli uccelli, dopo che aveva scoperto che i campi magnetici possono influenzare le reazioni chimiche se queste avvengono abbastanza rapidamente da essere governate puramente dalla meccanica quantistica. "Queste reazioni coinvolgono il trasferimento di elettroni, alterandone gli spin. A loro volta questi spin si comportano come una sorta di bussola assiale", spiega Schulten.
I cambiamenti nel campo elettromagnetico che sperimenta un uccello quando modifica la propria direzione di volo, mostrano di alterare questa bussola biochimica presente nell'occhio, permettendo all'uccello di vedere se la sua direzione corrisponde al nord o al sud.
"Tuttavia, prima di questo lavoro, si riteneva che ciò fosse di fatto impossibile, dato che i campi magnetici interagiscono molto debolmente con le molecole."
"Successivamente. altri ricercatori avevano scoperto che il criptocromo può effettivamente agire da bussola alterando il proprio spin, a patto di reclutare un partner di reazione che funga da 'spin zero', e suggerendo che questo partner potesse essere costituito dalla normale molecola di ossigeno", spiega Schulten. Tuttavia i calcoli indicavano che questa reazione non sarebbe stata comunque sufficientemente sensibile alle deboli variazioni nel campo magnetico terrestre.
Non essendo al corrente della sua tossicità biologica, uno specializzando di Schulten, Ilia Solov'yov, cercando in via teorica quale potesse essere il partner ideale del criptocromo in questa reazione, prese in considerazione anche il superossido, una specie reattiva dell'ossigeno. "Quando Solov'yov ha mostrato che il superossido sarebbe stato il partner di reazione perfetto - racconta Schulten - dapprima sono rimasto perplesso, ma poi ho compreso che ciò che dava tossicità del superossido era effettivamente cruciale per questo ruolo".
Il corpo in effetti possiede diversi meccanismi per ridurre le concentrazioni di superossido e prevenirne gli effetti dannosi e la molecole deve essere presente comunque a concentrazioni basse, anche se non troppo, "affinché la bussola biochimica funzioni effettivamente".
FONTE-lescienze.espresso.repubblica.it
Posted in: NATURA, RICERCA, SCIENZA on sabato 27 giugno 2009 at alle 04:45
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