Den europeiska robin och andra fåglar vet var de ska migrera genom att känna riktningen för jordens magnetfält. Forskare har nyligen tillskrivit denna förmåga till en kemisk reaktion som äger rum i ögat och vars framgång beror på fältriktningen. Dock, Oxford University forskare rapporterar 3 oktober i Biofysisk tidskrift att den nuvarande formen av denna "radikalparmekanism" inte är tillräckligt känslig för att förklara störningen av den fågelmagnetiska kompassen genom vissa magnetfält med radiofrekvens, väcka nya frågor om detta populära exempel på kvantbiologi.

Under de flesta reaktionsförhållanden med de flesta molekyler, jordens magnetfält är alldeles för svagt - ungefär 200 gånger svagare än en kylskåpsmagnet - för att påverka mängden produkter som produceras. Men under särskilda reaktionsförhållanden, ett utbrott av energi, kanske från en ljuskälla, skapar två kortlivade radikaler-föreningar med en oparad elektron var. Dessa högenergimellanprodukter, och följaktligen resultatet av reaktionen, är ganska känsliga för även svaga magnetfält. I fågelögon, lämpliga radikaler antas genereras inom kryptokrom, ett ljusabsorberande protein som producerar en ännu oidentifierad signalmolekyl i en mängd bestämd av fältriktningen, vilket resulterar i en aviär magnetisk kompass.

"Den radikala parmekanismen för magnetoreception är fortfarande bara en hypotes, och utan tvekan det bästa beviset vi har för det hittills är effekten av tidsberoende radiofrekventa magnetfält på flyttfåglarnas förmåga att detektera riktningen för jordens magnetfält, säger seniorförfattaren Peter Hore, en biofysisk kemist från Oxford som specialiserat sig på magnetiska påverkan på kemiska reaktioner.

Experimentella studier av aviär magnetisk kompassstörning har till stor del använt två olika sorters fältfrekvenser. Ett tillvägagångssätt innebär att ett fält oscillerar med en enda frekvens, medan den andra använder bredbandsbrus spridda över ett frekvensområde. Hittills, experimentella bevis har inte kunnat enas om vilka inställningar som faktiskt förvirrar fågelnavigering och i vilken utsträckning.

Inför den motstridiga kroppen av experimentellt arbete, forskarna tog ett beräkningssätt på problemet och utformade en ny metod för att simulera effekterna av bredbandsradiobrus längs fåglarnas vägar. De tillämpade denna metod och analoga redan existerande metoder för enfrekvent strålning på tre troliga radikalpar som kan bildas inom kryptokrom och reagera på förändringar i magnetisk intensitet.

Även om simuleringarna visade att identiska radiofrekvensförhållanden införde olika spinnkänslighetsmönster för de olika föreslagna radikala paren, forskarna konstaterade att nuvarande experimentella bevis är otillräckliga för att identifiera ett ansvarigt radikalt par bland valen. "Även med generösa antaganden om radikalernas egenskaper, vi förutsäger små effekter av dessa radiofrekvensfält, och den huvudsakliga slutsatsen som vi kommer fram till är att den nuvarande förståelsen av modellen för radikalpar inte kan förklara något av de rapporterade beteendemässiga resultaten, säger Hore.

Denna oförmåga att förklara den fågelmagnetiska kompassens experimentella prestanda väcker en rad frågor. Dessa inkluderar den totala giltigheten av mekanismen för radikalpar, huruvida fåglar kan ha utvecklats för att kunna upptäcka små magnetiska förändringar och därmed blivit mottagliga för människoproducerat radiobrus som en bieffekt, eller ens om tillämpade elektromagnetiska fält kan påverka ett helt annat beteende - såsom motivation - helt och hållet.

"Det är möjligt att vi bara skäller upp fel träd och att det finns en helt annan mekanism, "Hore säger." Jag föredrar att tro att det finns någon aspekt av mekanismen som vi helt saknar som förstärker effekten av tidsberoende magnetfält på de radikala paren och gör dem mer känsliga för förändringar än våra simuleringar förutsäger. "

För att hjälpa till att belysa kompassens funktion en gång för alla, forskarna föreslår ett antal experimentella förhållanden inspirerade av fall de analyserade med sina beräkningsmetoder. Särskilt, de identifierar band av radiofrekvensbrus som ännu inte studerats i beteendeexperiment och förutspår att dessa väsentligt skulle påverka specifika biologiskt trovärdiga radikaler.

"Dessa experiment kommer förmodligen att vara ganska utmanande på grund av de högfrekventa fälten som är inblandade, men deras resultat bör slutligen berätta om det är en radikal-par-mekanism eller inte, och om det är, vad de radikala är, "Säger Hore.