22.01.2021
PL EN
13.01.2021 aktualizacja 13.01.2021

Biolodzy po raz pierwszy zaobserwowali reakcje komórek na pole magnetyczne

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Japońska grupa badaczy po raz pierwszy, w czasie rzeczywistym zaobserwowała, jak niezmodyfikowana sztucznie komórka reaguje na magnetyczne pole. Odkrycie jest kluczowe dla zrozumienia nawigacji zwierząt i tego, czy słabe pola magnetyczne mogą szkodzić człowiekowi.

Wiele zwierząt, od ptaków po motyle wykorzystuje ziemskie pole magnetyczne do obierania kierunku podróży.

Ponieważ magnes może przyciągać lub odpychać elektrony, naukowcy od lat 70. podejrzewali, że ziemskie pole może wpływać na zachowania zwierząt przez oddziaływanie na reakcje chemiczne w ich komórkach.

To właśnie pokazał japoński zespół.

„Fascynujące w tym badaniu jest to, że udało się zobaczyć, jak spiny dwóch oddzielnych elektronów silnie wpływają na biologię” - mówi Jonathan Woodward z Uniwersytetu Tokijskiego.

„Moim celem jeszcze na studiach doktoranckich zawsze było to, aby bezpośrednio zobaczyć efekty tych par rodników w biologicznym systemie. Myślę, że właśnie tego dokonaliśmy” - dodaje naukowiec.

Jak tłumaczy, kiedy niektóre cząsteczki chemiczne są aktywowane przez światło, elektron z jednej z nich może przeskoczyć do drugiej tworząc dwie cząsteczki z pojedynczymi elektronami - inaczej parę rodników.

Takie pojedyncze elektrony mogą istnieć w dwóch stanach różniących się tzw. spinem.

Jeśli spin elektronów we wspomnianych rodnikach jest taki sam, szybko ze sobą przereagują, ale gdy jest przeciwny, reakcja będzie zachodzić wolniej.

Na spiny elektronów wpływa tymczasem pole magnetyczne.

W ciągu ostatnich 50 lat naukowcy odkryli wiele reakcji i komórkowych białek, które są wrażliwe na magnetyzm.

Z pomocą manipulacji genetycznych zmieniali nawet te białka u muszek owocowych i karaluchów, co prowadziło do zaniku magnetycznego zmysłu u tych owadów.

Inne badania wskazywały, że geomagnetyczne zdolności nawigacyjne ptaków i innych zwierząt zależą od światła, które potrzebne jest do powstawania wspomnianych rodników.

Nikomu jednak dotąd nie udało się wykryć magnetycznych reakcji w żywej komórce.

Naukowcy z Japonii posłużyli się używanymi często w eksperymentach komórkami ludzkiego nowotworu szyjki macicy - HeLa.

Komórki te zawierają flawinę - dobrze poznaną substancję o specyficznych właściwościach. Pod działaniem światła sama albo świeci, albo wytwarza pary rodników.

Jej świecenie zależy przy tym pośrednio od tego, jak szybko powstające rodniki wejdą z sobą w reakcję - im szybciej, tym mocniejsze świecenie.

Naukowcy obserwowali więc, jak fluorescencja komórek zmienia się pod działaniem magnetycznego pola.

Jak się okazało, emitowane przez komórki światło słabło o 3,5 proc. pod działaniem magnesu.

„Niczego nie zmieniliśmy w komórkach, ani niczego do nich nie dodaliśmy. Uważamy, że mamy wyjątkowo silny dowód na to, że zaobserwowaliśmy czysty kwantowo-mechaniczny proces oddziałujący na chemiczne reakcje na poziomie komórkowym” - podkreśla prof. Woodward.

Więcej informacji na stronach:

https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00158.html

https://doi.org/10.1073/pnas.2018043118

(PAP)

mat/ agt/

Copyright © Fundacja PAP 2021