Hoe navigeer jij met met behulp van het aardmagnetisch veld?

Vogels navigeren met behulp van het aardmagnetisch veld waarbij kwantumfysische verschijnselen een rol spelen. Dat proces is het boegbeeld van de kwantumbiologie. En ook wij mensen hebben nog een redelijk werkzaam ‘innerlijk kompas’.

Ik heb 4 jaar lang op het Damrak gewoond achter de Kalverstraat. Om een beetje mee te doen met de nieuwste trends moest ik daar soms shoppen. Ik loop een winkel in, snuffel een beetje rond, kan niks vinden en loop de winkel weer uit. En altijd loop ik de verkeerde kant op. De richting waar ik vandaan kwam. Heb jij een goed navigatiegevoel? Ik dus totaal niet. Wel gek, want wij hebben net als vogels, schildpadden, walvissen, vleermuizen, vlinders en vele andere dieren een innerlijk kompas die het aardmagnetisch veld kan detecteren.

Zoals je bij mij ziet zijn wij ons niet meer bewust dat we een innerlijk kompas hebben omdat we het niet meer nodig hebben (zou voor mij wel handig zijn). Toch hebben onderzoekers bij mensen ontdekt dat veranderingen in de hersengolven correleerden met veranderingen in het magnetische veld om hen heen. Vogels en andere dieren zijn zich wel bewust van hun innerlijke kompas en kunnen met behulp van deze ‘magnetoceptie’ de juiste koers vinden tijdens hun trek. Maar hoe werkt dat dan precies? En wat voor rol speelt de kwantumfysica?

Vogeltrek en het aardmagnetisch veld

De Indische gans is een van ’s werelds hoogst vliegende vogels. Hij vliegt tot wel 7290 m hoogte van centraal- Azië over de Himalaya naar het drasland van India om daar te overwinteren. Tijdens zijn vlucht navigeert hij waarschijnlijk met behulp van het aardmagnetisch veld dat ontstaat door de vloeibare metalen in de aardkern. Dankzij deze ‘magnetosfeer’ weet hij of hij naar een pool vliegt of naar de evenaar. Gelukkig bestaat deze magnetosfeer anders zou de zonnewind (energetische deeltjes die de zon afgeeft) alles op aarde wegvagen. Maar hoe zie je die magnetosfeer dan?

Stel je voor dat je het aardmagnetisch veld kan zien in een licht-donker contrast. Net zoals sommige insecten ultraviolet kunnen zien. Zo zouden vogels kunnen navigeren. Vogels hebben het oogpigment cryptochroom in hun ogen en dat molecuul speelt waarschijnlijk een rol bij het detecteren van het magnetisch veld. Hij ‘ziet’ door middel van contrast de hoek van de magnetische veldlijnen van de aarde ten opzichte van het aardoppervlak. Deze hoek is verticaal bij de polen en loopt bij de evenaar parallel aan de grond (zie afbeelding). Maar hoe werkt dat cryptochroom?

De hoek van de magnetische veldlijnen t.o.v de aarde zijn verticaal bij de polen en parallel bij de evenaar

Magnetoreceptie is boegbeeld van de kwantumbiologie

Ja, en dan komen we bij de kwantumbiologie, het vakgebied waar kwantumfysica biologische fenomenen verklaart. Een van de bijzonderheden van de kwantumfysica is verstrengeling. Deeltjes kunnen verstrengeld zijn. Zoals Al-Khalili dat in zijn boek ‘Hoe leven ontstaat‘ uitlegt moet je verstrengeling voorstellen als 2 dobbelstenen die met elkaar ‘verbonden’ zijn. ”Het getal waar ze allebei op vallen lijkt willekeurig en verandert doorgaans met elke worp, maar beide dobbelstenen komen uiteindelijk altijd op hetzelfde getal uit.” Het ene deeltje heeft onmiddellijk invloed op het andere deeltje, hoe ver ze ook verwijderd zijn.

Bij deeltjes zijn het niet de ogen die veranderen, maar de ‘spin’. De spin is een soort draai. Als deze verstrengelde deeltjes in hetzelfde atoom zitten hebben ze een tegenovergestelde spin (Singlettoestand). Het cryptochroom zit in het oog. Als daar licht (fotonen) op valt springt het elektron naar een ander atoom of zelfs een ander molecuul. Zodra dat gebeurt kan zijn spin omslaan en spinnen de verstrengelde elektronen dezelfde kant op (triplettoestand).

Een tweede bijzonderheid van de kwantumfysica is superpositie. Deeltjes kunnen op twee plekken tegelijk zijn of in meerdere toestanden tegelijk zijn. Een deeltje kan dus bijvoorbeeld beide kanten op ‘spinnen’. ”De verstrengelde elektronen die nu deel uitmaken van verschillende atomen verkeren daardoor in een superpositie van een singlet- en een triplettoestand’, zo Al-Khalili. ”Het evenwicht tussen deze twee kansen is gevoelig voor elk extern magnetisch veld.” Het zeer zwakke aardmagnetisch veld is voldoende om te bepalen of de singlet/triplettoestand de ene of de andere kant opvalt, wat zorgt voor een chemische reactie.

Chemische reacties

Bioloog Jingjing Xu ontdekte vorig jaar hoe dat evenwicht zorgt voor een chemische reactie. Elektronen springen niet alleen binnen het cryptocroom heen en weer, maar ook naar het molecuul flavine-adenine-dinucleotide (FAD). Als dat gebeurt ontstaat het stofje CRY4-FADH. Dat proces wordt onderdrukt door zwakke magnetische velden. De hoeveelheid van deze stof die de het kwantummechanische proces produceert bepaalt wat de ogen zien. De Indische gans ziet daardoor waarschijnlijk lichtere en donkere patronen.

Helaas kunnen wij mensen het aardmagnetisch veld niet zo zien als vogels, maar toch hebben onderzoekers ontdekt dat mensen zich toch onbewust kunnen oriënteren met behulp van hun ‘zesde zintuig’. Helaas hoor ik daar dus niet bij.

Bronnen: How quantum is bird migration? , quantumbiology, magnetic sensitivit, human magnetoreception, Volkskrant, EOS

Please follow and like us:

Dit vind je misschien ook leuk...

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.