Számos madár rendelkezik a mágneses érzékelés képességével, vagyis érzékelni tudják a földi magnetoszféra erővonalait, és ezek segítségével navigálva nagy távolságokból is visszatalálnak telelő- vagy nyaralóhelyükre. Hogy ezt pontosan hogyan csinálják, az azonban még mindig kérdés, az Oldenburgi és az Oxfordi Egyetem kutatói azonban nemrégiben fontos lépést tettek a megoldás felé.

A kriptokróm-4 fehérje a madarak retinájában található, és már 20 éve vizsgálják azt gyanítva, hogy ez adhatja a mágneses érzékelés kulcsát. A szakértők azt gyanították, hogy a protein egyfajta miniatűr iránytűként működik, amely a megfelelő irányba tereli a madarakat. A fehérje olyan kémiai reakciókban vesz részt, amelyekben egy másik molekulából a mágneses mező irányától függően eltérő mennyiségek termelődnek. A molekula bizonyos szintjére aztán reagálnak a madár neuronjai, így az állat módosítani tud a haladási irányán. Mindezt azonban a laborban eddig senki sem tudta igazolni.

A német és amerikai szakértők azonban nemrégiben elsőként figyelték meg, hogyan reagál a kémcsőben izolált fehérje a mágneses mezők változására. A kísérletben használt kriptokróm-4-et a kutatók maguk szintetizálták, de az minden szempontból azonos volt a madarakban termelődővel: a fehérje génjét kólibaktériumok genomjába juttatták be, amelyek aztán legyártották a proteint.

Ezt követően az izolált fehérjét különböző, a földinél százszor erősebb mágneses mezőkbe helyezték, majd megfigyelték a kémiai reakciókat. A vizsgálatok során a kriptokróm-4 több variánsát is tanulmányozták, és azt állapították meg, hogy költöző madarakban található fehérjék sokkal érzékenyebbek a mágneses mezők változásaira, mint a nem költöző madarak hasonló proteinjei. A reakciók nyomán arra is bizonyítékokat találtak, hogy ezek alkalmasak lehetnek az idegi folyamatok beindítására, ami a fent ismertetett teória egyik kulcspontja.

A reakciókat azok jobb megértése érdekében számítógépen is modellezték. A folyamat során kvantumszinten történnek az események, a fehérje szerkezete és összetétele ugyanis egy-egy elektron mozgása nyomán változik meg. A reakciók során az alegységek összehajtogatódott láncából álló protein energiát kap, aminek hatására egy elektron átugrik a lánc egyik kötéséről a következőre. Mivel a két helyen eredetileg páratlan számú elektron tartózkodott, ezzel egy új elektronpár formálódik, amelynek tagjai eltérő irányú spinnel (belső impulzusmomentummal) rendelkeznek.

Az eltérő spinek fluktuációt váltanak ki: az elektronok másodpercenként milliószor próbálnak azonosan orientálódni, majd visszaállnak eredeti állapotukba. Amikor a spinek éppen egyeznek, több olyan reakciótermék képződik a folyamatban, amelyre a neuronok idővel reagálnak. Az elektronok átmeneti összehangolódásának időtartama pedig attól függ, hogy a mágneses mező milyen irányú.

Az egész nagyon hasonlít a látás rendszeréhez, amelyben a szem a különböző hullámhosszú sugárzásokat érzékeli, majd ezeket az agy színekként dekódolja, mondják a kutatók. A szakértők szerint elképzelhető, hogy a madarak agya valamiféle belső képet készít a mágneses erővonalakról is, így könnyítve a navigálást.

Az még mindig nem tekinthető igazoltnak, hogy a madarak valóban a kriptokróm-4 segítségével érzékelik mágneses mezőket, hiszen ehhez egy élő madárban is demonstrálni kellene a laborban megfigyelt és modellezett folyamatokat – ami nem lesz könnyű. De a most közzétett eredmények fontos lépést jelentenek a madarak ezen különös képességének megértése felé.