Alcune capacità di navigazione degli animali trovate a operare al limite quantistico della rilevazione del campo magnetico

4 febbraio 2025       rapporto

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di Bob Yirka, Phys.org

Una coppia di fisici dell'Università di Creta ha scoperto che alcuni tipi di magnetorecettori biologici utilizzati da varie creature per navigare, operano al limite quantistico o vicino ad esso. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista PRX Life, I. K. Kominis ed E. Gkoudinakis descrivono come hanno affrontato il problema del rilevamento magnetico in piccoli animali al contrario ponendo limiti ai confini quantistici sconosciuti e cosa questo ha mostrato sulle capacità di navigazione di certi animali.

Ricerche precedenti hanno mostrato che molti animali utilizzano il campo magnetico terrestre come guida alla navigazione. Alcuni squali, pesci e uccelli, ad esempio, lo utilizzano per aiutarli a percorrere lunghe distanze. Diversi animali hanno anche diversi tipi di sensori magnetici, tra cui meccanismi a coppie radicali, induzione e magnetite.

Le coppie radicali funzionano rilevando correlazioni tra elettroni non appaiati attaccati a certe molecole. L'induzione funziona trasformando l'energia del campo magnetico in elettricità e quindi rilevando la carica elettrica. E la magnetorecezione basata sulla magnetite coinvolge il rilevamento del movimento o dell'orientamento di minuscoli cristalli di ferro nel corpo, simile a una bussola artificiale.

Kominis e Gkoudinakis erano curiosi sui limiti delle capacità sensoriali di tali creature, in base al tipo di sensori. Hanno iniziato il loro lavoro notando che le prestazioni di un sensore magnetico possono essere valutate utilizzando tre tipi di parametri - volume, tempo e grado di incertezza delle stime del campo magnetico. Hanno anche notato che i parametri utilizzati per valutare tali prestazioni possono essere ridotti al minimo per ospitare sensori piccoli, ma c'è anche un limite basato sulla costante di Planck.

Per valutare le prestazioni dei sensori biologici, i ricercatori hanno notato che alcuni animali probabilmente operano vicino a questo limite a causa della loro piccola dimensione e della quantità molto piccola di variazioni del campo magnetico coinvolte. Piuttosto che cercare in qualche modo di misurare tali parametri, la coppia ha lavorato al contrario, partendo dal limite quantistico e tornando ai parametri sconosciuti.

Hanno scoperto che almeno due magnetorecettori biologici associati al rilevamento delle reazioni chimiche in vari animali possono operare proprio al limite quantistico del rilevamento del campo magnetico, o forse molto vicino ad esso - una scoperta che potrebbe portare alla sviluppo di dispositivi di rilevamento del campo magnetico più sensibili.

Maggiori informazioni: I. K. Kominis et al, Avvicinamento al limite quantistico della risoluzione energetica nella magnetorecezione animale, PRX Life (2025). DOI: 10.1103/PRXLife.3.013004

Informazioni sulla rivista: PRX Life

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