Los biofísicos han descubierto que los cuticulosomas (pequeños orgánulos magnéticos en el oído interno de las aves) probablemente no estén involucrados en el mecanismo de recepción magnética. Con la ayuda de la microscopía magnética cuántica, los científicos han demostrado que la susceptibilidad magnética de estas partículas es insuficiente para transmitir una señal a través de canales electromecánicos. Esto significa que los cuticulosomas tienen una función fisiológica diferente en el cuerpo de las aves, y otras estructuras en el oído interno o en la retina son responsables de la susceptibilidad al campo magnético, escriben los investigadores en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Muchos animales, como las aves, cuando viajan largas distancias, perciben el campo magnético terrestre y lo utilizan para orientarse en el espacio. La presencia de magnetorrecepción en aves está confirmada por numerosas observaciones y estudios de comportamiento, sin embargo, todas las manifestaciones de magnetorrecepción son bastante débiles, por lo tanto, aún no está claro cómo funcionan exactamente los receptores magnéticos.
Además, los científicos no solo no comprenden completamente el mecanismo del receptor, sino que ni siquiera saben exactamente dónde se encuentra. Los científicos creen que los principales candidatos a magnetorreceptores son los criptocromos de la retina (contienen pares de radicales correlacionados con un electrón desapareado), pequeñas partículas magnéticas inorgánicas del oído interno (crean un par en un campo magnético) y electrorreceptores (reaccionan a cambios en el campo magnético debido a la inducción electromagnética). Quizás, en algunos casos, estos sistemas puedan funcionar en conjunto.
Según los biólogos, los cuticulosomas, pequeños orgánulos esféricos de varios cientos de nanómetros de tamaño, ubicados en las células ciliadas del aparato vestibular, deberían ser responsables de la magnetorrecepción en el oído interno. Estos orgánulos consisten principalmente en partículas de ferrihidrita magnética, una forma cristalina de óxido de hierro con inclusiones de moléculas de agua.
Para investigar si los cuticolosomas podrían ser realmente parte de los receptores magnéticos de las palomas, los biofísicos dirigidos por David A. Simpson de la Universidad de Melbourne estudiaron cuidadosamente su composición química, estructura y propiedades magnéticas mediante microscopía magnética cuántica. Los investigadores tomaron muestras de tejido de dos secciones del oído interno de la paloma y observaron cómo responden los cuticulosomas en ellas a un campo magnético externo que oscila entre 200 y 1400 gauss. Para ello, los biofísicos utilizaron un sensor magnético basado en centros de color en el diamante. Habiendo medido la diferencia de energía entre los estados cuánticos fundamentales y excitados del centro de color, los científicos calcularon el valor de la división de Zeeman para cada punto del corte analizado y, basándose en estos datos, construyeron un mapa del campo magnético perdido en el cuticolosoma.
Resultó que, de hecho, hay áreas magnéticas en las áreas que contienen hierro de los cuticulosomas. Según los datos de medición, se trata de inclusiones de ferrihidrita superparamagnéticas y ferrimagnéticas. Los valores obtenidos de la susceptibilidad magnética de todas estas áreas estuvieron dentro del intervalo entre 0.029 y 0.22. Este es un orden de magnitud menor que, por ejemplo, magnetita – óxido de hierro Fe3O4.
Según los cálculos de los científicos, la fuerza mecánica máxima que un elemento magnético con tal susceptibilidad puede crear durante la rotación es de solo 10-18 Newton. Esto es aproximadamente cinco órdenes de magnitud menos que en cualquier receptor que funcione según el principio mecanoeléctrico de transmisión de señales. Por lo tanto, los cuticolosomas no pueden reaccionar con suficiente fuerza al campo magnético de la Tierra y, en consecuencia, no pueden formar parte del receptor magnetosensible.
La función principal de los cuticulosomas, según los científicos, no es la magnetorrecepción, sino el almacenamiento del exceso de hierro y la estabilización de los estereocilios, orgánulos mecanosensibles en el aparato vestibular. Los autores del trabajo señalan que el método que desarrollaron específicamente para este estudio es bastante simple y permitirá estudiar de manera similar otras estructuras magnéticas candidatas para el papel de receptores magnéticos.
Muchos científicos consideran más probable la participación de los receptores de criptocromo en la retina del ojo de las aves en el mecanismo de recepción magnética. Por ejemplo, en 2019, los químicos pudieron demostrar que los análogos moleculares de estos receptores responden a campos magnéticos bastante débiles. Un cambio en la dirección del vector de campo de solo 50 microtesla ya afecta notablemente la respuesta de dicha brújula química. Y antes de eso, los biólogos suecos notaron que la sensibilidad magnética de las aves está asociada con la polarización de la luz: si la fuente de luz polarizada se dirige perpendicularmente al campo magnético, las aves pierden por completo su capacidad de navegar.
