Muitos pássaros têm um sexto sentido. Mas calma, eles não estão vendo pessoas mortas. Essas aves detectam o campo magnético da Terra, capacidade que lhes permite retornar aos mesmos locais, ano após ano, durante a migração sazonal. Os cientistas chegaram mais perto de identificar o mecanismo que nossos amigos emplumados usam para sentir o campo magnético da Terra – e isso envolve a mecânica quântica em seus olhos.
O novo , publicado na Nature, se baseia em trabalhos já na década de 1960, quando cientistas colocaram robins europeus em uma câmara escura de aço e descobriram que eles reorientaram sua direção de acordo com campos magnéticos fracos. Desde então, os pesquisadores têm trabalhado continuamente para conectar o comportamento das aves com sua biologia.
A equipe, liderada por cientistas da Universidade de Oldenburg, na Alemanha, e da Universidade de Oxford, na Inglaterra, estudou uma proteína conhecida como criptocromo-4, encontrada na retina de pássaros. Por 20 anos, os especialistas levantaram a hipótese de que essa proteína servia como sensor magnético dos pássaros, uma bússola microscópica que aponta a ave em uma direção específica. A proteína participa de reações químicas que produzem quantidades variáveis de novas moléculas que dependem da direção do campo magnético da Terra. Os neurônios de um pássaro respondem, em última instância, à quantidade dessas moléculas para reorientar o animal. “Mas ninguém conseguiu confirmar ou verificar isso em laboratório”, disse o biólogo Jingjing Xu, da Universidade de Oldenburg.
Em um passo em direção à confirmação, a equipe de Xu agora observou, em grande detalhe, como a proteína responde a campos magnéticos quando isolada em um tubo de ensaio.. “Este artigo em particular adicionou uma importante pilha de evidências em apoio ao mecanismo do criptocromo”, disse o neuroetolonegista Eric Warrant, da Universidade de Lund, que não esteve envolvido na pesquisa.
Neste estudo, a equipe de Henrik Mouritsen, biólogo da Universidade de Oldenburg, contou com uma nova técnica para observar sistemas microscópicos capazes de capturar mudanças na velocidade de nanossegundos na proteína para observar os detalhes das reações químicas.
Os pesquisadores estudaram o criptocromo-4 que eles próprios produziram, em vez de proteínas extraídas de pássaros reais. Para fazer o criptocromo-4, eles introduziram as instruções do DNA para produzir a proteína na bactéria E. coli. A bactéria leu as instruções e fez as proteínas. “A proteína que você obtém da bactéria é idêntica à do pássaro”, disse o biólogo.
Então, a equipe orquestrou e observou a proteína passando por reações químicas dentro de um tubo de ensaio colocado em campos magnéticos cerca de cem vezes mais fortes que o da Terra. Comparando variantes da proteína encontradas em diferentes espécies de pássaros, eles descobriram que o criptocromo-4 do robin europeu migratório é mais sensível a campos magnéticos do que o criptocromo-4 encontrado em galinhas e pombos, que não migram.
Além disso, suas observações indicaram que o criptocromo-4 poderia, de forma plausível, desencadear a atividade neuronal – comunicando-se assim com o cérebro de um pássaro – por meio de suas reações químicas. “Os produtos de reação existem por tempo suficiente e são produzidos em quantidades suficientes para atuar como uma substância sinalizadora”, disse Warrant.
Os pesquisadores buscavam entender melhor como a proteína ativa os neurônios das aves. Para isso, eles simularam as reações químicas do criptocromo-4 em um computador. Essas reações, que mudam a forma e a composição da proteína, envolvem o movimento de elétrons individuais – o que significa que estamos no reino da mecânica quântica.
Nessas reações, a luz atinge e deforma a proteína, que consiste em uma cadeia de moléculas dobradas sobre si mesma. Essa deformação faz com que os elétrons em parte da cadeia saltem de um elo para o outro para formar um par de moléculas. Ambas as moléculas têm um número ímpar de elétrons, que formam pares – deixando um elétron desemparelhado. Os dois elétrons desemparelhados de cada molécula então formam uma dupla, com seus spins – orientação das partículas – quânticos apontando em direções opostas.
É aqui que entra a mecânica quântica. Os spins dos dois elétrons começam a flutuar, com um elétron girando na direção de modo que seus spins fiquem alinhados e depois voltando, cerca de um milhão de vezes por segundo. Quando os spins dos elétrons estão alinhados, eles criam mais produtos de reação para que os neurônios respondam, em relação a quando os spins são opostos. A quantidade de tempo que os elétrons passam alinhados ou não depende da direção do campo magnético. Assim, a resposta dos neurônios do pássaro depende da direção do campo magnético.
Semelhante a como os neurônios em nossos próprios olhos respondem a diferentes comprimentos de onda de luz e enviam informações para nossos cérebros que são interpretadas como cores, é plausível que os neurônios dos pássaros também transmitam as informações sobre campos magnéticos – permitindo assim que os pássaros vejam os campos magnéticos e naveguem por eles.
É um passo significativo para verificar o papel do criptocromo-4 no sensoriamento magnético, especialmente porque a compreensão dos cientistas nesse sentido empalidece em comparação com seu conhecimento de outros sentidos, como visão e audição. “A forma como os animais percebem os campos magnéticos é um mistério”, disse Warrant. “Não sabemos muito sobre isso. É quase uma santidade de estudo da biologia sensorial”, explicou.
No entanto, o estudo não prova conclusivamente que as aves usam o criptocromo-4 para detectar campos magnéticos. Para fazer isso, os pesquisadores devem estudar a proteína em ação dentro de um pássaro vivo. “Estamos trabalhando nisso”, disse Mouritsen. “Mas eu não posso garantir nenhum cronograma disso porque é muito, muito desafiador.” É uma tarefa difícil, mas pelo menos eles estão batendo na direção certa
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