Radikal çifti modeline göre, bazı göçmen kuşların Dünya’nın manyetik alanını kullanarak göç yollarını belirlemeleri için bir kuantum olgusu olan elektron spininden yararlandıkları düşünülüyor. Bu fikir benzer zamanölçeği üzerinde yol alan bir olası “pusula” molekül dinamiğini ve spin-temelli süreci açıklayan Singapur’dan fizikçilerin yeni bir çalışması tarafından desteklendi. Bu araştırma grubu kuşlara ait bu pusulanın duyarlılığının çevresel gürültü tarafından azalmasından ziyade arttığını gösterdiler.
Image: Ernst Vikne (Wikipedia)
Birçok kuşun uzak mesafelere göç etmesinde Dünya’nın manyetik alanını kullandıklarına inanılıyor. Avrupalı robin gibi böyle türlerin jeomanyetik alanın polaritesinden ziyade bunun yerine bu jeomanyetik alanın ufka göre yöneliminden (kuzey ve güney yönlerinden) türeterek yararlandığı düşünülmektedir. Bu tür kuşların manyetik duyu organının gözlerinde gömülü olduğuna inanılmaktadır.
Radikal-çifti hipotezi gelen fotonların kuşların retinalarındaki molekülleri uyardıklarını söyler ve böylece de iki komşu molekül arasında bir elektronun aktarımına sebep olur ve çiftlenmemiş elektron spinli bu tür moleküllerin her biri ayrılır. Bu spinlerin eğilimi moleküller uyarılırken bir dış manyetik alan için bu moleküllerin yönelimine bağlı olarak aynı veya zıt yönlerin ikisinden birine işaret eder. Dolayısıyla Avrupa robin kuşu gibi bazı kuşlar manyetik alanın yönelimini elektron spini sayesinde yönlerini bulmada kullanıyorlar. Bu da kuşların retinasındaki ışığı oluşturan fotonlarca uyarılan moleküllerdeki elektronların spini manyetik alana göre değişebilir ve kuşlar da bu değişimi hissedebilir. Buna göre de yön tayinini ya da göçleri ile ilgili navigasyonunu sağlayabilirler. Bilim insanları ise son zamanlarda yaptıkları çalışmalarda bu işlevin mikrosaniyelerde ya da nanosaniyelerde gerçekleşip gerçekleşmediğini tartışıyorlar. Kimisi nanosaniye gibi mertebelerde bunun çok hızlı gerçekleşmesi gerektiğini kimisi de mikrosaniyeler mertebesinde biraz daha uzun süreli bir uyarımın olacağını düşünüyor. Henüz belli değil, araştırmalar sürüyor. Haberin bundan sonraki kısmı bu verdiğim özeti detaylandırmaktadır.
Alan çizgileri boyunca uzanan moleküller singlet durumlarını koruma eğilimindedirler. Bir kuş böylelikle retina üzerindeki farklı açılarda düzenlenmiş moleküller üzerindeki alanın etkisini kıyaslayarak jeomanyetik alanın yönünü belirleyebilir. Hipotezin popüler bir versiyonuna göre, singletler ve tripletler kuşun beynine giden farklı kimyasal habercileri sağlamaktadır.
Araştırmacılar Avrupa robinlerin retinaları içinde radikal çiftleri ürettiğine inandıkları pigment molekülü kriptokromun uyarılma zamanı (mikrosaniyeler mertebesinde) ile uyumlu olduğunu söylüyorlar, bağımsız deneysel verilere göre. Kaszlikowski ve çalışma arkadaşları robin’in pusulasını çevresel gürültünün olup olmadığına göre kıyaslandığında Dünya’nın manyetik alanın görece yönelimindeki değişimlere daha fazla duyarlı olduğunu teorik olarak da gösterdiler, tabii belirli koşullar altında.
Ancak Oxford Üniversitesi’nden Gauger ve Simon Benjamin’e göre radikal çift ömrünün güvenilir olmayabileceğini söylüyorlar. Bu sonuçların tartışılması ve farklı verilerin de ortaya konması gerektiğine inanıyorlar.
Benjamin önemli bir yanıtlanmamış sorunun olduğunu düşünüyor: neden robinlerin manyetik alanı okumaları bu kadar uzun sürsün ki? Alan yönelimi sadece mikrosaniyelerden ziyade onlarca veya yüzlerce nanosaniyede kurulmuş olabilir ve bunun uzun sürmesi kuşların çıkarına değildir, çünkü hızlı bir süreç daha fazla bilgi anlamına gelir ve böylelikle daha iyi bir sinyal, verilen herhangi bir zaman aralığında.
Yakınlarda ölen Marshall Stoneham ile birlikte geliştirilen bir modele göre ufak bir elektriksel dipol olarak davranan molekül çiftlerinin her biri gelen bir foton tarafından uyarılır, yani gözdeki moleküllerin çoğu topluca bir elektrik alan üretirler. Böyle alanlar normal görmeyi doğrudan etkileyebilir, aydınlık veya karanlık lekelere yol açarak. Triplet durumlar daha uzun ömürlü oldukları için daha fazla alan üretirler. Daha uzun bir uyarılma zamanı daha güçlü bir görsel etkiye neden olur. Bu da pusulayı kötüleştirmektense daha iyileştiren bir etkiyle sonuçlanır. Bu da çevresel gürültü etkilerine rağmen manyetik alan yönelimi konusunda kuşlara yardımcı olan molekül kaynaklı pusulanın manyetik alandaki değişime daha hassas olduğu anlamına gelir.
Henüz çalışmalarda sona gelinmiş değil, bilim insanları arasında bir tartışma olduğu da açık. Ancak kuşların göç yollarında manyetik alana olan -farkında olmadan- ilgilerinin bilim insanlarının epey ilgisini çektiğini söylemek mümkün.
Gökhan Atmaca, MSc twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Bilim Topluluğu
Kaynak:
http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/sep/20/does-noise-improve-a-birds-spin-based-compass
