Vissa djurnavigeringsförmågor har visat sig fungera vid eller nära den kvantmässiga gränsen för det magnetiska fältets detektion.

4 februari 2025 rapport

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörer har framhävt följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets trovärdighet:

faktagranskad

peer-reviewad publikation

pålitlig källa

korrekturläst

av Bob Yirka, Phys.org

Ett par fysiker vid University of Crete har funnit att vissa typer av biologiska magnetoreceptorer som används av olika varelser för att navigera, verkar vid eller nära den kvantumgränsen. I sin artikel publicerad i tidskriften PRX Life beskriver I. K. Kominis och E. Gkoudinakis hur de arbetade med problemet med magnetisk avkänning hos små djur baklänges genom att sätta gränser för okända kvantgränser, och vad det visade om vissa djurs navigationsförmågor.

Tidigare forskning har visat att många varelser använder jordens magnetfält som navigeringshjälp. Vissa hajar, fiskar och fåglar använder det till exempel för att hjälpa dem att färdas långa sträckor. Olika djur har också olika typer av magnetiska sensorer, inklusive radikalt-par, induktions- och magnetitmekanismer.

Radikalt-par fungerar genom att känna av korrelationer mellan oparade elektroner som är kopplade till vissa molekyler. Induktion fungerar genom att omvandla energi i det magnetiska fältet till elektricitet och sedan känna av den elektriska laddningen. Och magnetitmekanismen baserad på magnetit innebär att känna av rörelsen eller orienteringen hos små järnkristaller i kroppen, liknande en kompass som är människotillverkad.

Kominis och Gkoudinakis var nyfikna på gränserna för känselförmågan hos sådana varelser, baserat på deras typ av sensorer. De började sitt arbete med att notera att prestandan hos en magnetisk sensor kan bedömas med tre typer av parametrar - volym, tid och grad av osäkerheten i magnetfältsuppskattningarna. De noterade också att parametrarna som används för att bedöma denna prestanda kan göras små för att rymma små sensorer, men det finns också en gräns baserad på Plancks konstant.

För att bedöma biologiska sensorers prestanda noterade forskarna att vissa djur sannolikt arbetar nära denna gräns på grund av sin lilla storlek och den mycket små mängden förändringar i magnetfältet som är inblandade. Istället för att på något sätt mäta sådana parametrar, arbetade paret baklänges, började med den kvantumgränsen och arbetade tillbaka till de okända parametrarna.

De fann att åtminstone två biologiska magnetoreceptorer associerade med kemiskreaktionsdetektering hos olika djur kan fungera precis vid den kvantumgränsen för magnetfältsdetektering, eller kanske mycket nära den - en slutsats som de föreslår kan leda till utvecklingen av mer känsliga enheter för magnetfältsavkänning.

Mer information: I. K. Kominis m.fl., Approaching the Quantum Limit of Energy Resolution in Animal Magnetoreception, PRX Life (2025). DOI: 10.1103/PRXLife.3.013004

Tidskriftsinformation: PRX Life

© 2025 Science X Network