Với một chú chim nhỏ bé như chim cổ đỏ Erithacus rubecula, việc băng qua cả một đại lục từ Nga tới các vùng khí hậu ấm hơn ở Nam và Tây Âu để di cư mùa đông là một kỳ tích. Bí mật thành công của loài chim này nằm ở khả năng nhận biết vị trí trên một quãng đường dài thông qua một giác quan “lượng tử”.
Từ lâu, các nhà khoa học đã phỏng đoán rằng loài chim này có thể cảm nhận từ trường Trái Đất. Giờ đây giả thuyết này đã được xác nhận qua quan sát phản ứng đặc biệt với ánh sáng của một protein đặc biệt có trong mắt chim.
Một nghiên cứu mới đã thăm dò phản ứng của các protein cryptochrome (một thụ quan ánh sáng giúp chim phản ứng với ánh sáng xanh) khi tiếp xúc với các tia sáng xanh liên tục hoặc theo chu kỳ, trong và ngoài một từ trường yếu mô phỏng lại từ trường Trái Đất. Báo cáo khoa học đã đem lại bằng chứng thuyết phục về sự tồn tại và vai trò của cảm quan từ trường trong khả năng xác định phương hướng.
Đầu năm nay một nhóm nghiên cứu tại đại học Tokyo cũng tìm ra protein tương tự ở con người. Một số phân tử nhất định trong chuỗi protein với một eletron đơn lẻ xoay quanh quỹ đạo ngoài cùng có thể tiếp nhận một electron khác qua liên kết hóa trị, thay đổi tính chất của phân tử này.
Quá trình này chịu ảnh hưởng bởi từ trường. Khi bắn một tia sáng xanh với năng lượng nhất định, liên kế trên sẽ phát sáng tùy theo tính chất mới của phân tử. Nói theo cách khác, mối quan hệ lượng tử giữa hai electron trong cấu trúc protein nhất định có thể sử dụng ánh sáng như tín hiệu truyền thông tin về cường độ từ trường thay đổi, thậm chí với những trường yếu như từ trường Trái Đất.
Cảm quan từ trường có vai trò lớn trong khả năng xác định phương hướng.
Đây là một phát hiện gây bất ngờ, có khả năng đem lại đáp án cho câu hỏi tại sao một số loài động vật như các loài chim di cư có khả năng “nhìn” được điểm mốc trong từ trường Trái Đất, một khả năng xác định phương hướng đặc biệt.
Nghiên cứu còn tìm ra sự có mặt của các cryptochrome tương tự trên người và gà - một loài chim không di cư mà chỉ biết lang thang trong sân. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy protein này ở chim bồ câu. Mặc dù không phải là chim di cư, bồ câu thể hiện khả năng phi thường trong việc tìm đường về nhà sau một hành trình dài.
Có thể protein cảm quan này không phải là sản phẩm tiến hóa riêng rẽ đối với chim di cư. Tuy nhiên các thí nghiệm cũng phát hiện hiệu năng cảm nhận từ trường của cryptochrome trong chim cổ đỏ mạnh mẽ hơn của gà và bồ câu.
Liệu những chú chim “nhìn” thấy gì khi sử dụng cảm quan này?
Liệu những chú chim “nhìn” thấy gì khi sử dụng cảm quan này? Chúng nhìn rõ màu xanh hơn khi đi đúng đường? Hay chỉ là một cảm nhận mù mờ rằng bay theo hướng này sẽ tốt hơn các hướng khác? Có lẽ chúng ta sẽ chỉ có thể tưởng tượng ra mà thôi.
