Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Yasuhiro Kobori στο Πανεπιστήμιο του Κόμπε, σε συνεργασία με επιστήμονες από διάφορα ιδρύματα, εντόπισε έναν πιθανό μοριακό μηχανισμό που μπορεί να ενισχύσει τις αποκρίσεις του μαγνητικού προσανατολισμού στην κρυπτοχρωμία, μια πρωτεΐνη ευαίσθητη στο μπλε φως που εμπλέκεται στη μαγνητουποδοχή.
Μοριακές περιστροφές: Ο μηχανισμός της κρυπτοχρωμίας και η επιλεκτικότητα σπιν
Χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία συντονισμού ηλεκτρονικού παραμαγνητισμού, η ομάδα διαπίστωσε ότι η χειρόμορφη περιστροφή ενός κατάλοιπου τρυπτοφάνης μπορεί να επηρεάσει την πόλωση του σπιν των ηλεκτρονίων και να ενισχύσει την κατευθυντική εξάρτηση των χημικών αντιδράσεων.
Τα αποδημητικά πτηνά και άλλοι οργανισμοί αξιοποιούν το μαγνητικό πεδίο της Γης για πλοήγηση. Η κρυπτοχρωμία απορροφά μπλε φως και πυροδοτεί μεταφορά ηλεκτρονίων, δημιουργώντας ζεύγη ριζών των οποίων η δυναμική εξαρτάται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Πειραματικά δεδομένα και κβαντικές προσομοιώσεις
Εξετάζοντας την κρυπτοχρωμία του οργανισμού Xenopus laevis σε διάφορες θερμοκρασίες, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κβαντομηχανικές προσομοιώσεις που ενσωμάτωσαν την επαγόμενη από τη χειρομορφία επιλεκτικότητα σπιν.
Τα φάσματα επιβεβαίωσαν μια δομική αναδιάταξη που περιλαμβάνει τη χειρόμορφη περιστροφή της οξειδωμένης τρυπτοφάνης, με εκτιμώμενη συμβολή επιλεκτικότητας 8% σε μια ενδιάμεση κατάσταση.
Ισχυρότερη κατευθυντική απόκριση
Οι υπολογισμοί της απόδοσης της αντίδρασης σηματοδότησης έδειξαν ότι η συμπερίληψη αυτού του φαινομένου αυξάνει σημαντικά την προβλεπόμενη ανισοτροπία, ενισχύοντας την ευαισθησία στο μαγνητικό πεδίο.
Παρόλο που πρόκειται για θεωρητική πρόβλεψη που βασίζεται σε φασματοσκοπική ανάλυση, τα ευρήματα συνδέουν τη τοπική διαμορφωτική κίνηση με την κβαντική δυναμική σπιν, προσφέροντας νέα γνώση για τους βιολογικούς μαγνητικούς αισθητήρες.
