生物体中的“量子效应”:我们的细胞可以感受到人眼看不见的磁场

来源:编译/前瞻经济学人APP资讯组发布时间:2021-01-13

鸟类的视觉系统具有特殊性,可以使其“看到”地球的磁场。正是凭借这一特殊视觉系统,鸟类可以进行长距离迁徙。

生物体中的“量子效应”:我们的细胞可以感受到人眼看不见的磁场

现在,东京大学的科学家有史以来第一次直接感受到了鸟类和许多其他生物在感知地球两极方向方面的能力。

重要的是,这是量子物理直接影响细胞中生化反应的证据,是人类长期以来假设存在但以前从未见过的。

该团队使用一种对微弱闪光敏感的特制显微镜,观察了一种含有特殊光敏材料的人类细胞培养物对磁场变化的动态响应。

当磁场通过细胞时,细胞的荧光会变暗。研究人员在实验室观察到的变化与一种奇怪的量子效应导致这种照明反应的预期相符。

实验中未对细胞做任何修改或添加。因此,研究人员认为,“有极其有力的证据表明,我们观察到了一个影响细胞层面化学活动的纯量子力学过程。”

那么细胞,尤其是人类细胞,是如何对磁场做出反应的呢?

虽然有几种假设,但许多研究人员认为,这种能力是由于一种独特的量子反应,涉及被称为隐花色素(Cyrptochromes)的光感受器。

隐花色素存在于许多物种的细胞中,参与调节昼夜节律。在候鸟、狗和其他物种中,它们都与感应磁场的神秘能力有关。

事实上,虽然我们大多数人看不到磁场,但人类的细胞肯定含有隐花色素。有证据表明,即使它没有意识,人类实际上仍然能够探测到地球的磁性。

为了观察隐花色素内的反应,研究人员将含有该物质的人类细胞培养物浸泡在蓝光中,使它们发出微弱的荧光。当它们发光时,研究小组在细胞上反复扫描不同频率的磁场。

他们发现,每当磁场通过细胞时,它们的荧光下降约3.5%。

生物体中的“量子效应”:我们的细胞可以感受到人眼看不见的磁场

那么磁场如何影响感光器呢?

这一切都归结为一种叫做自旋的东西,这是电子的一种先天属性。

自旋受到磁场的显著影响。在原子周围以正确的方式排列电子,并在一个地方收集足够多的电子,产生的大量物质可以通过使用弱磁场来移动,就像地球周围的磁场一样。

在这项实验中,当磁场通过细胞时,相应的荧光下降表明自由基对的产生受到了影响。

这项研究的一个有趣的结果是,即使是微弱的磁场也可能间接影响其他生物过程。虽然磁性影响人类健康的证据很弱,但类似的实验可能是另一种研究途径。

当然,鸟类并不是唯一依靠我们的磁层来确定方向的动物。鱼类、蠕虫、昆虫,甚至一些哺乳动物都有这方面的能力。我们人类甚至可能在认知上受到地球微弱磁场的影响。

研究人员表示,”这项研究令人高兴的地方在于,可以看到两个电子自旋之间的关系可以对生物学产生重大影响。”

这项研究已发表在《美国科学院院报》(PNAS)上。

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