آیا در بدن ما نوعی GPS بیولوژیک وجود دارد؟

اکنون دیگر کسی شک ندارد که بسیاری از حیوانات می‌توانند میدان مغناطیسی زمین را حس کنند. به هر حال موجودات زنده‌ی زمین در همراهی و سازگاری با میدان مغناطیسی سیاره‌ی خود تکامل یافته‌اند و طبیعی است که در ساختار بدنشان حسگرهای آن را داشته باشند. انسان هم توانایی حس کردن میدان مغناطیسی را دارد. ولی چگونگی کارکرد این حس که می‌توانیم آن را حس ششم بدانیم در هاله‌ای از ابهام است. بعضی از پژوهشگران می‌گویند که یک ماده‌ی معدنی به نام «مگنتیت» که از ترکیبات آهن است و در بدن وجود دارد توانسته این حس را در ما ایجاد کند. بعضی دیگر نوعی پروتیین در شبکه‌ی چشم به نام «کریپتوکروم» را مسئول آن می‌دانند.

در سال ۱۹۹۲ پژوهشگری از انستیتوی فناوری کالیفرنیا در پاسادنا به نام «جو کرشوینک» فهمید که مگنتیت در منقار پرندگان، بینی ماهی‌ها و حتی مغز انسان به مقداری قابل ملاحظه وجود دارد و این ماده به شدت به میدان مغناطیسی حساس است. کرشوینک می‌گوید که حیوان به کمک این ماده نه تنها می‌تواند جهت‌گیری بدن خود را بفهمد (عملکرد شبیه به قطب‌نما)، بلکه حتی می‌تواند مکانش را هم پیدا کند.

نوروبیولوژیستی به نام «کنت لومان» از دانشگاه کارولینای شمالی می‌گوید: «حتی وجود یک قطب‌نما نمی‌تواند توضیح دهد که چگونه لاک‌پشت دریایی در کل پهنه‌ی اقیانوس سفر می‌کند و دوباره دقیقا به همان ساحلی که از آن‌جا آمده بود برمی‌گردد.» داشتن حس شبیه به قطب‌نما فقط به حیوان کمک می‌کند که بتواند عرض جغرافیایی را از روی تغییرات شیب و انحراف خطوط میدان مغناطیسی بفهمد. ولی فهمیدن طول جغرافیایی نیازمند درک تغییرات جزئی میدان مغناطیسی در جابجایی بین مکان‌های مختلف زمین است. این حسی است که مگنتیت می‌تواند آن را بوجود آورد.

همان‌طور که ابتدا اشاره کردیم، دانشمندانی که روی موضوع احساس میدان مغناطیسی کار می‌کنند دو ابزار را مسئول این کار می‌دانند. یکی حسگر مکانیکی که با ماده‌ی معدنی مگنتیت کار می‌کند و دیگری حسگری بیوشیمیایی که با پروتیینی به نام کریپتوکروم کار می‌کند. کریپتوکروم نقش جالبی در جهت‌یابی ایفا می‌کند. وقتی پرتوی نور با طول موج کوتاه به آن برخورد می‌کند، به چیزی تبدیل می‌شود که شیمیدان‌ها به آن «جفت رادیکال» می‌گویند. مولکولی متشکل از دو الکترون غیر جفت که اسپین آن‌ها می‌تواند همسان یا غیر همسان باشد. میدان مغناطیسی می‌تواند باعث تغییر اسپین الکترون‌ها بین حالت همسان و غیر همسان شود و رفتار شیمیایی مولکول را تغییر دهد.

در سال ۱۹۷۸ فیزیک‌دانی از دانشگاه ایلینویز به نام «کلاوس شولتن» گفت که شاید حیوانات از واکنش‌های جفت رادیکال برای تشخیص میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند. ولی او هیچ مولکولی که این اتفاق درونش بیفتد را کشف نکرد تا اینکه در دهه‌ی ۱۹۹۰ پژوهشگران توانستند در شبکیه‌ی چشم پستانداران مولکول کریپتوکروم را پیدا کنند که به عنوان حسگر نور کار می‌کرد. بیشتر پژوهشگران به سراغ بررسی ساعت شبانه‌روزی بر روی کریپتوکروم رفتند ولی شولتن می‌دانست این مولکول می‌تواند جفت رادیکال درست کند. شولتن در سال ۲۰۰۰ مقاله‌ای منتشر کرد و نشان داد که چگونه میدان‌های مغناطیسی می‌توانند روی واکنش‌های کریپتوکروم تاثیر بگذارند و لکه‌های تاریک و روشنی در میدان دید پرندگان ایجاد کنند.

حسگر کریپتوکرومی شبکیه‌ی چشم می‌تواند توضیح دهد که چرا رنگ‌های آبی و سبز باعث فعال شدن قطب‌نمای پرندگان ولی رنگ قرمز باعث قفل شدن آن می‌شود. یا اینکه چرا پرندگان با اندازه‌گیری تغییرات در انحراف میدان و نه تشخیص مستقیم میدان مغناطیسی شمال را از جنوب تشخیص دهند. (نکته این‌جاست که کریپتوکروم نمی‌تواند قطب مغناطیسی را احساس کند.) این درحالیست که درست مثل مگنتیت، دانشمندان مولکول کریپتوکروم را به هنگام فعالیت ندیده‌اند و نمی‌دانند که چگونه با اعصاب ما ارتباط برقرار می‌کند. بدتر اینکه آزمایش‌ها نشان می‌دهد که فعال شدن کریپتوکروم نیازمند میدان‌های مغناطیسی چند برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. بنابراین عامل بوجود آورنده‌ی قطب‌نمای زیستی چیست؟ «پیتر هور» از دانشگاه آکسفورد می‌گوید که شاید هم مگنتیت و هم کریپتوکروم. کریپتوکروم می‌تواند قابلیتی شبیه به قطب‌نما به ما بدهد و مگنتیت قابلیت مکان‌یابی. به هر حال شاید بتوانیم حس جهت‌یابی را حس ششم خود بدانیم. حسی که بعضی از ما در آن خیلی خوب هستیم و بعضی جهت‌یابی خوبی نداریم.

منبع: ScienceMag