Magnetoricezione: differenze tra le versioni

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La '''magnetoricezione''' o '''magnetocezione''' è la facoltà di vari animali di fare uso del [[campo geomagnetico]] per orientarsi durante le [[Uccelli migratori|migrazioni]] o i spostamenti in genere. Si conoscono principalmente due meccanismi di magnetoricezione. Uno dei due meccanismi si basa sulla presenza di un minerale magnetico ricco di ferro, la [[magnetite]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Ilia A.|cognome=Solov'yov|nome2=Walter|cognome2=Greiner|data=2007-09-01|titolo=Theoretical Analysis of an Iron Mineral-Based Magnetoreceptor Model in Birds|rivista=Biophysical Journal|volume=93|numero=5|pp=1493–1509|accesso=2022-01-11|doi=10.1529/biophysj.107.105098|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1948037/}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Gerald|cognome=Falkenberg|nome2=Gerta|cognome2=Fleissner|nome3=Kirsten|cognome3=Schuchardt|data=2010-02-16|titolo=Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of Birds|rivista=PLoS ONE|volume=5|numero=2|pp=e9231|accesso=2022-01-11|doi=10.1371/journal.pone.0009231|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2821931/}}</ref>, mentre il secondo meccanismo detto di coppia di [[Radicale libero|radicali]] funziona con crittocromi, che sono [[flavoproteine]] presenti nella retina dell'occhio di vari animali ed è dipendente dalla luce. E' stato studiato soprattutto nell'[[Uccelli migratori|uccello migratore]] [[Erithacus rubecula|pettirosso]] (''Erithacus rubecula'')<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Wolfgang|cognome=Wiltschko|nome2=Roswitha|cognome2=Wiltschko|data=2001-10-01|titolo=Light-dependent magnetoreception in birds: the behaviour of European robins, Erithacus rubecula, under monochromatic light of various wavelengths and intensities|rivista=Journal of Experimental Biology|volume=204|numero=19|pp=3295–3302|accesso=2022-01-11|doi=10.1242/jeb.204.19.3295|url=https://doi.org/10.1242/jeb.204.19.3295}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Anja|cognome=Günther|nome2=Angelika|cognome2=Einwich|nome3=Emil|cognome3=Sjulstok|data=2018-01-22|titolo=Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4|rivista=Current biology: CB|volume=28|numero=2|pp=211–223.e4|accesso=2022-01-13|doi=10.1016/j.cub.2017.12.003|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29307554/}}</ref>. [[File:Rouge gorge familier - crop (WB correction).jpg|thumb|Pettirosso europeo, foto di Pierre Selim]]


==La magnetite==
In batteri è stata trovata la magnetite talvolta come cristalli di Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> oppure di [[greigite]] Fe<sub>3</sub>S<sub>4.</sub> La magnetite, che è un minerale con proprietà magnetiche, è presente anche in molluschi, salmoni e lungo il bordo del becco del piccione<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Joseph L.|cognome=Kirschvink|data=1997-11|titolo=Homing in on vertebrates|rivista=Nature|volume=390|numero=6658|pp=339–340|lingua=en|accesso=2022-01-11|doi=10.1038/36986|url=https://www.nature.com/articles/36986}}</ref>. Si supponeva quindi che i cristalli potevano orientarsi e allinearsi secondo il campo geomagnetico, ma non sono mai stati trovati i recettori responsabili della trasformazione dell'orientamento della magnetite in base al campo geomagnetico in un impulso nervoso<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Hervé|cognome=Cadiou|nome2=Peter A.|cognome2=McNaughton|data=2010-04-06|titolo=Avian magnetite-based magnetoreception: a physiologist's perspective|rivista=Journal of The Royal Society Interface|volume=7|numero=suppl_2|pp=S193–S205|accesso=2022-01-13|doi=10.1098/rsif.2009.0423.focus|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2009.0423.focus}}</ref>. Il meccanismo sarebbe analogo a una [[bussola]] che si orienta rispetto all'asse Nord-Sud. Se vengono messi in certe condizioni di luce, gli uccelli migratori mostrano risposte di "direzione fissa" al campo magnetico, che ha origine nei recettori nel becco. Questi risultati sottolineano che ci sono magnetorecettori a base di magnetite situati nella parte superiore del becco vicino alla pelle<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R.|cognome=Wiltschko|nome2=W.|cognome2=Wiltschko|data=2013|titolo=The magnetite-based receptors in the beak of birds and their role in avian navigation|rivista=Journal of Comparative Physiology. A, Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology|volume=199|numero=2|pp=89–98|accesso=2022-01-13|doi=10.1007/s00359-012-0769-3|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3552369/}}</ref>. Tuttavia, questa ipotesi è stata ridimensionato dimostrando che le cellule contenenti magnetite nel becco degli uccelli migratori erano macrofagi e non neuroni magnetosensitivi<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Christoph Daniel|cognome=Treiber|nome2=Marion Claudia|cognome2=Salzer|nome3=Johannes|cognome3=Riegler|data=2012-04|titolo=Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons|rivista=Nature|volume=484|numero=7394|pp=367–370|lingua=en|accesso=2022-01-13|doi=10.1038/nature11046|url=https://www.nature.com/articles/nature11046}}</ref>.

== I crittocromi ==

=== Generalità ===
La magnetoricezione mediante coppia di radicali era già stata ipotizzata nel 1978 da Schulten<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Klaus|cognome=Schulten|nome2=Charles E.|cognome2=Swenberg|nome3=Albert|cognome3=Weiler|data=1978-01-01|titolo=A Biomagnetic Sensory Mechanism Based on Magnetic Field Modulated Coherent Electron Spin Motion|rivista=Zeitschrift fur Physikalische Chemie|volume=111|numero=1|pp=1–5|accesso=2022-01-11|doi=10.1524/zpch.1978.111.1.001|url=https://experts.illinois.edu/en/publications/a-biomagnetic-sensory-mechanism-based-on-magnetic-field-modulated}}</ref>. Gli autori supponevano che meccanismi già noti propri della [[Fotosintesi clorofilliana|fotosintesi]] potevano essere validi anche per sensori biomagnetici ossia per la magnetoricezione. Gli studi che seguirono confermarono questa ipotesi<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=Hamish G.|cognome=Hiscock|nome2=Susannah|cognome2=Worster|nome3=Daniel R.|cognome3=Kattnig|data=2016-04-26|titolo=The quantum needle of the avian magnetic compass|rivista=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=113|numero=17|pp=4634–4639|lingua=en|accesso=2022-01-11|doi=10.1073/pnas.1600341113|url=https://www.pnas.org/content/113/17/4634}}</ref>. La magnetoricezione mediante coppia di radicali dipende dalla luce ed è nell'occhio degli uccelli migratori che sono state trovate delle molecole proteiche, i crittochromi. Queste proteine sono le uniche a formare radicali liberi al momento dell'eccitazione da parte di un fotone<ref name=":2">{{Cita pubblicazione|nome=Anja|cognome=Günther|nome2=Angelika|cognome2=Einwich|nome3=Emil|cognome3=Sjulstok|data=2018-01-22|titolo=Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4|rivista=Current Biology|volume=28|numero=2|pp=211–223.e4|lingua=|accesso=2022-01-13|doi=10.1016/j.cub.2017.12.003|url=https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(17)31605-6}}</ref>. Il nome deriva dalle [[Cryptogamae|crittogame]], che sono piante come i felci, muschi e licheni nelle quali sono stati scoperti i crittocromi. Anche le piante contengono quindi crittocromi<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Ilia A.|cognome=Solov'yov|nome2=Danielle E.|cognome2=Chandler|nome3=Klaus|cognome3=Schulten|data=2007-04-15|titolo=Magnetic field effects in Arabidopsis thaliana cryptochrome-1|rivista=Biophysical Journal|volume=92|numero=8|pp=2711–2726|accesso=2022-01-11|doi=10.1529/biophysj.106.097139|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17259272/}}</ref>, infatti in [[Arabidopsis thaliana]] i crittocromi facilitano la crescita quando la luce blu è limitante<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Ullas V.|cognome=Pedmale|nome2=Shao-shan Carol|cognome2=Huang|nome3=Mark|cognome3=Zander|data=2016-01-14|titolo=Cryptochromes interact directly with PIFs to control plant growth in limiting blue light|rivista=Cell|volume=164|numero=0|pp=233–245|accesso=2022-01-11|doi=10.1016/j.cell.2015.12.018|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4721562/}}</ref>. Sono in seguito scoperti crittochromi nell'occhio di molte specie animali. In Drosophila potrebbe avere sia la funzione di magnetoricezione<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Robert J.|cognome=Gegear|nome2=Amy|cognome2=Casselman|nome3=Scott|cognome3=Waddell|data=2008-08-21|titolo=CRYPTOCHROME mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila|rivista=Nature|volume=454|numero=7207|pp=1014–1018|accesso=2022-01-13|doi=10.1038/nature07183|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2559964/}}</ref> che quella di regolatore del [[ritmo circadiano]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=André|cognome=Klarsfeld|nome2=Sébastien|cognome2=Malpel|nome3=Christine|cognome3=Michard-Vanhée|data=2004-02-11|titolo=Novel Features of Cryptochrome-Mediated Photoreception in the Brain Circadian Clock of Drosophila|rivista=The Journal of Neuroscience|volume=24|numero=6|pp=1468–1477|accesso=2022-01-13|doi=10.1523/JNEUROSCI.3661-03.2004|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6730330/}}</ref>. Nei mammiferi quali il topo e l'uomo i crittochromi hanno un ruolo unicamente nella regolazione del ritmo circadiano<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Yasuhide|cognome=Miyamoto|nome2=Aziz|cognome2=Sancar|data=1998-05-26|titolo=Vitamin B2-based blue-light photoreceptors in the retinohypothalamic tract as the photoactive pigments for setting the circadian clock in mammals|rivista=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=95|numero=11|pp=6097–6102|accesso=2022-01-13|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC27591/}}</ref>.

=== Meccanismo ===
[[File:Geomagnetisme.svg|miniatura|270x270px|Rappresentazione schematica del campo geomagnetico (grigio) rispetto all'asse terrestre (blu). Vengono mostrate linee di campo magnetico specchiate. Al polo sud le linee sono generate con ''un'inclinazione'' iniziale di +90° rispetto alla superficie terrestre. L'inclinazione diminuisce fino a diventare parallela alla superficie della terra nel punto dell'equatore magnetico, per poi arrivare a -90°, dove le linee si ricongiungono al polo nord magnetico. Gli uccelli migratori sentono sia l'intensità che l'inclinazione che permette loro di determinare la latitudine e la longitudine. Da [[Wikibooks]] Sistemi sensoriali/Uccelli - Navigazione magnetica]]
La magnetoricezione mediante coppia di radicali è dipendente dalla luce. Infatti il meccanismo si verifica nella retina dell'occhio dei vertebrati. Nella retina, a livello delle cellule [[Fotorecettore|fotorecettrici]]<ref name=":2" />, si trovano inclusi tra le membrane i crittocromi che sono una classe di flavoproteine. Tra questi il crittcromo 4 (CRY4) è particolarmente interessante in quanto è l'unico che si trova nella retina dei vertebrati che navigano con questo tipo di 'bussola'<ref name=":2">{{Cita pubblicazione|nome=Anja|cognome=Günther|nome2=Angelika|cognome2=Einwich|nome3=Emil|cognome3=Sjulstok|data=2018-01-22|titolo=Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4|rivista=Current Biology|volume=28|numero=2|pp=211–223.e4|lingua=|accesso=2022-01-13|doi=10.1016/j.cub.2017.12.003|url=https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(17)31605-6}}</ref>. Le flavoproteine contengono degli accettori di elettroni come il [[flavina adenina dinucleotide]] (FAD) e sono responsanbili delle reazioni [[Ossidoriduzione|redox]]<ref name=":3">{{Cita pubblicazione|nome=Roswitha|cognome=Wiltschko|nome2=Margaret|cognome2=Ahmad|nome3=Christine|cognome3=Nießner|data=2016-5|titolo=Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark|rivista=Journal of the Royal Society Interface|volume=13|numero=118|pp=20151010|accesso=2022-01-13|doi=10.1098/rsif.2015.1010|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4892254/}}</ref>. Il FAD è inserito profondamente nel crittocromo che possiede alcuni residui di [[Triptofano]] (Trp) importanti nel trasferimento degli elettroni. Quando il crittocromo è colpito da un fotone, un elettrone in FAD viene spostato e deviato verso i residui di Trp, che sono le molecole accettori<ref name=":3" />. Si creano così due radicali liberi, che sono molto reattivi<ref name=":0" />. Gli elettroni della coppia di radicali sono [[Entanglement quantistico|entangled]] e sono quindi correlati allo spin ma spazialmente separati. La coppia di radicali oscilla tra lo stato di singoletto e quello di tripletta e avviene la ricombinazione della coppia per formare un prodotto o segnale chimico. Il prodotto chimico formato dipende dall'essere in uno stato di singoletto o di tripletta, che a sua volta dipende dal campo magnetico<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Betony|cognome=Adams|nome2=Ilya|cognome2=Sinayskiy|nome3=Francesco|cognome3=Petruccione|data=2018-10-24|titolo=An open quantum system approach to the radical pair mechanism|rivista=Scientific Reports|volume=8|numero=1|pp=15719|lingua=en|accesso=2022-01-12|doi=10.1038/s41598-018-34007-4|url=https://www.nature.com/articles/s41598-018-34007-4}}</ref>. Il prodotto chimico potrebbe essere un neurotrasmettitore ma non è mai stato dimostrato<ref name=":1">{{Cita pubblicazione|nome=Roswitha|cognome=Wiltschko|nome2=Wolfgang|cognome2=Wiltschko|data=2019-09-27|titolo=Magnetoreception in birds|rivista=Journal of The Royal Society Interface|volume=16|numero=158|pp=20190295|accesso=2022-01-11|doi=10.1098/rsif.2019.0295|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2019.0295}}</ref>. A questo punto è stato avanzato l'ipotesi che l'uccello possa ''vedere'' il campo geomagnetico. Non si tratta quindi di una bussola come nel caso della magnetite, ma di una bussola 'a inclinazione' che permette al pettirosso, o a un altra specie di uccello, un orientamento rispetto al campo geomagnetico per quanto riguarda la direzione e l'intensità, che varia a secondo la latitudine. Il campo si allarga andando verso l'equatore, ma si restringe andando verso Nord dove si intensifica e permette quindi di ''vedere'' o comunque di sentire l'inclinazione<ref>{{Cita libro|titolo=Henrik Mouritsen: Magnetoreception in Birds and Its Use for Long-Distance Migration in Sturkie's Avian Physiology p. 113 - 131, July 2015}}</ref> e determinare la latitudine<ref name=":1" /><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Dominik|cognome=Heyers|nome2=Martina|cognome2=Manns|nome3=Harald|cognome3=Luksch|data=2007-09-26|titolo=A Visual Pathway Links Brain Structures Active during Magnetic Compass Orientation in Migratory Birds|rivista=PLoS ONE|volume=2|numero=9|pp=e937|accesso=2022-01-13|doi=10.1371/journal.pone.0000937|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1976598/}}</ref> e longitudine come è stato dimostrato da studi su la cannaiola (''Acrocephalus scirpaceus)''<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Nikita|cognome=Chernetsov|nome2=Alexander|cognome2=Pakhomov|nome3=Dmitry|cognome3=Kobylkov|data=2017-09-11|titolo=Migratory Eurasian Reed Warblers Can Use Magnetic Declination to Solve the Longitude Problem|rivista=Current Biology|volume=27|numero=17|pp=2647–2651.e2|lingua=en|accesso=2022-01-13|doi=10.1016/j.cub.2017.07.024|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217308825}}</ref>''.''

La magnetoricezione mediante coppia di radicali è considerato un fenomeno quantistico e fa quindi parte della [[biologia quantistica]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Thomas P.|cognome=Fay|nome2=Lachlan P.|cognome2=Lindoy|nome3=David E.|cognome3=Manolopoulos|data=2019-12-13|titolo=How quantum is radical pair magnetoreception?|rivista=Faraday Discussions|volume=221|numero=0|pp=77–91|lingua=en|accesso=2022-01-11|doi=10.1039/C9FD00049F|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/fd/c9fd00049f}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Christopher T.|cognome=Rodgers|nome2=P. J.|cognome2=Hore|data=2009-01-13|titolo=Chemical magnetoreception in birds: The radical pair mechanism|rivista=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=106|numero=2|pp=353–360|accesso=2022-01-11|doi=10.1073/pnas.0711968106|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2626707/}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Jennifer C.|cognome=Brookes|data=2017-05-31|titolo=Quantum effects in biology: golden rule in enzymes, olfaction, photosynthesis and magnetodetection|rivista=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=473|numero=2201|pp=20160822|accesso=2022-01-14|doi=10.1098/rspa.2016.0822|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2016.0822}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Philip|cognome=Ball|data=2011-06-01|titolo=Physics of life: The dawn of quantum biology|rivista=Nature|volume=474|numero=7351|pp=272–274|lingua=en|accesso=2022-01-14|doi=10.1038/474272a|url=https://www.nature.com/articles/474272a}}</ref>

===Da notare===
I pettirossi migrano soprattutto di notte quando i fotoni necessari per la magnetoricezione sono scarsi. E' stato dimostrato che la flavoproteine, il crittocromo, contenente il FAD, dopo essere attivati nella fase diurna da fotoni di luce blu, forma radicali liberi insieme al Triptofano. Ulteriori fotoni di luce verde e blu riducono il FAD a FADH. Il FADH, in assenza di fotoni, può di nuovo formare una coppia di radicali con una molecola o residuo ancora sconosciuto per tornare in seguito allo stato ossidato o FADox<ref name=":3" />.

==Note==
<references/>

Versione delle 08:03, 15 gen 2022

La magnetoricezione o magnetocezione è la facoltà di vari animali di fare uso del campo geomagnetico per orientarsi durante le migrazioni o i spostamenti in genere. Si conoscono principalmente due meccanismi di magnetoricezione. Uno dei due meccanismi si basa sulla presenza di un minerale magnetico ricco di ferro, la magnetite[1][2], mentre il secondo meccanismo detto di coppia di radicali funziona con crittocromi, che sono flavoproteine presenti nella retina dell'occhio di vari animali ed è dipendente dalla luce. E' stato studiato soprattutto nell'uccello migratore pettirosso (Erithacus rubecula)[3][4].

Pettirosso europeo, foto di Pierre Selim


La magnetite

In batteri è stata trovata la magnetite talvolta come cristalli di Fe3O4 oppure di greigite Fe3S4. La magnetite, che è un minerale con proprietà magnetiche, è presente anche in molluschi, salmoni e lungo il bordo del becco del piccione[5]. Si supponeva quindi che i cristalli potevano orientarsi e allinearsi secondo il campo geomagnetico, ma non sono mai stati trovati i recettori responsabili della trasformazione dell'orientamento della magnetite in base al campo geomagnetico in un impulso nervoso[6]. Il meccanismo sarebbe analogo a una bussola che si orienta rispetto all'asse Nord-Sud. Se vengono messi in certe condizioni di luce, gli uccelli migratori mostrano risposte di "direzione fissa" al campo magnetico, che ha origine nei recettori nel becco. Questi risultati sottolineano che ci sono magnetorecettori a base di magnetite situati nella parte superiore del becco vicino alla pelle[7]. Tuttavia, questa ipotesi è stata ridimensionato dimostrando che le cellule contenenti magnetite nel becco degli uccelli migratori erano macrofagi e non neuroni magnetosensitivi[8].

I crittocromi

Generalità

La magnetoricezione mediante coppia di radicali era già stata ipotizzata nel 1978 da Schulten[9]. Gli autori supponevano che meccanismi già noti propri della fotosintesi potevano essere validi anche per sensori biomagnetici ossia per la magnetoricezione. Gli studi che seguirono confermarono questa ipotesi[10]. La magnetoricezione mediante coppia di radicali dipende dalla luce ed è nell'occhio degli uccelli migratori che sono state trovate delle molecole proteiche, i crittochromi. Queste proteine sono le uniche a formare radicali liberi al momento dell'eccitazione da parte di un fotone[11]. Il nome deriva dalle crittogame, che sono piante come i felci, muschi e licheni nelle quali sono stati scoperti i crittocromi. Anche le piante contengono quindi crittocromi[12], infatti in Arabidopsis thaliana i crittocromi facilitano la crescita quando la luce blu è limitante[13]. Sono in seguito scoperti crittochromi nell'occhio di molte specie animali. In Drosophila potrebbe avere sia la funzione di magnetoricezione[14] che quella di regolatore del ritmo circadiano[15]. Nei mammiferi quali il topo e l'uomo i crittochromi hanno un ruolo unicamente nella regolazione del ritmo circadiano[16].

Meccanismo

Rappresentazione schematica del campo geomagnetico (grigio) rispetto all'asse terrestre (blu). Vengono mostrate linee di campo magnetico specchiate. Al polo sud le linee sono generate con un'inclinazione iniziale di +90° rispetto alla superficie terrestre. L'inclinazione diminuisce fino a diventare parallela alla superficie della terra nel punto dell'equatore magnetico, per poi arrivare a -90°, dove le linee si ricongiungono al polo nord magnetico. Gli uccelli migratori sentono sia l'intensità che l'inclinazione che permette loro di determinare la latitudine e la longitudine. Da Wikibooks Sistemi sensoriali/Uccelli - Navigazione magnetica

La magnetoricezione mediante coppia di radicali è dipendente dalla luce. Infatti il meccanismo si verifica nella retina dell'occhio dei vertebrati. Nella retina, a livello delle cellule fotorecettrici[11], si trovano inclusi tra le membrane i crittocromi che sono una classe di flavoproteine. Tra questi il crittcromo 4 (CRY4) è particolarmente interessante in quanto è l'unico che si trova nella retina dei vertebrati che navigano con questo tipo di 'bussola'[11]. Le flavoproteine contengono degli accettori di elettroni come il flavina adenina dinucleotide (FAD) e sono responsanbili delle reazioni redox[17]. Il FAD è inserito profondamente nel crittocromo che possiede alcuni residui di Triptofano (Trp) importanti nel trasferimento degli elettroni. Quando il crittocromo è colpito da un fotone, un elettrone in FAD viene spostato e deviato verso i residui di Trp, che sono le molecole accettori[17]. Si creano così due radicali liberi, che sono molto reattivi[10]. Gli elettroni della coppia di radicali sono entangled e sono quindi correlati allo spin ma spazialmente separati. La coppia di radicali oscilla tra lo stato di singoletto e quello di tripletta e avviene la ricombinazione della coppia per formare un prodotto o segnale chimico. Il prodotto chimico formato dipende dall'essere in uno stato di singoletto o di tripletta, che a sua volta dipende dal campo magnetico[18]. Il prodotto chimico potrebbe essere un neurotrasmettitore ma non è mai stato dimostrato[19]. A questo punto è stato avanzato l'ipotesi che l'uccello possa vedere il campo geomagnetico. Non si tratta quindi di una bussola come nel caso della magnetite, ma di una bussola 'a inclinazione' che permette al pettirosso, o a un altra specie di uccello, un orientamento rispetto al campo geomagnetico per quanto riguarda la direzione e l'intensità, che varia a secondo la latitudine. Il campo si allarga andando verso l'equatore, ma si restringe andando verso Nord dove si intensifica e permette quindi di vedere o comunque di sentire l'inclinazione[20] e determinare la latitudine[19][21] e longitudine come è stato dimostrato da studi su la cannaiola (Acrocephalus scirpaceus)[22].

La magnetoricezione mediante coppia di radicali è considerato un fenomeno quantistico e fa quindi parte della biologia quantistica[23][24][25][26]

Da notare

I pettirossi migrano soprattutto di notte quando i fotoni necessari per la magnetoricezione sono scarsi. E' stato dimostrato che la flavoproteine, il crittocromo, contenente il FAD, dopo essere attivati nella fase diurna da fotoni di luce blu, forma radicali liberi insieme al Triptofano. Ulteriori fotoni di luce verde e blu riducono il FAD a FADH. Il FADH, in assenza di fotoni, può di nuovo formare una coppia di radicali con una molecola o residuo ancora sconosciuto per tornare in seguito allo stato ossidato o FADox[17].

Note

  1. ^ Ilia A. Solov'yov e Walter Greiner, Theoretical Analysis of an Iron Mineral-Based Magnetoreceptor Model in Birds, in Biophysical Journal, vol. 93, n. 5, 1º settembre 2007, pp. 1493–1509, DOI:10.1529/biophysj.107.105098. URL consultato l'11 gennaio 2022.
  2. ^ Gerald Falkenberg, Gerta Fleissner e Kirsten Schuchardt, Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of Birds, in PLoS ONE, vol. 5, n. 2, 16 febbraio 2010, pp. e9231, DOI:10.1371/journal.pone.0009231. URL consultato l'11 gennaio 2022.
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