Cái nhìn mới về la bàn từ trường phụ thuộc ánh sáng của loài chim

Các loài chim có một chiếc la bàn phụ thuộc ánh sáng nằm sâu trong mắt chúng. Chiếc la bàn này cung cấp cho chim thông tin về phương hướng của từ trường (magnetic field) Trái Đất. Trong một nghiên cứu mới công bố,  nhóm của GS. Roswitha Wiltschlko tại Goethe University Frankfurt cùng các cộng sự người Pháp làm sáng tỏ chiếc la bàn này ở mức độ phân tử.

Loài chim có hai cơ quan cảm giác cho sự định hướng (orientation) và hoa tiêu (navigation) trong từ trường Trái Đất: 

(1) Mỏ của chim giúp chúng đo đạc sức mạnh của từ trường.

(2) Đôi mắt giúp chúng cung cấp thông tin định hướng (directional information).

Có một loại thụ thể ánh sáng hình nón (cone photoreceptor) trong mắt chim nhạy cảm với tia UV đồng thời chứa một dạng của protein cryptochrome. Các công trình trước đó của nhóm khoa học gia Frankfurt  gợi ý rằng rất có thể chính protein cryptochrome cho phép chim phát hiện ra từ trường.

Một phản ứng vòng (cyclic reaction) liên quan đến một bước phụ thuộc ánh sáng và một bước không phụ thuộc ánh sáng diễn ra trong các cryptochrome. Hai cặp gốc (radical) được tạo thành trong suốt chu kỳ này và các electron hoá trị không liên kết (unpaired valence electron) của chúng phản ứng với từ trường. Nhóm khoa học gia Frankfurt đang cộng tác với Đại học Pierre và Marie Curie của Paris, hiện nay đã phát hiện ra cái nào trong cặp radical này là cốt yếu để hoa tiêu trong từ trường của Trái Đất.

Trong một nghiên cứu về hành vi ở loài chim hoạ mi (robin), các con chim phải chịu hai điều kiện thí nghiệm:

(1) Trong các khoảng thời gian một giây, các nhà nghiên cứu tắt hoặc ánh sáng hoặc từ trường Trái Đất trong khi vẫn giữ cho yếu tố kích thích (stimulus) còn lại ở giá trị hằng số.

(2) Các kích thích xen kẽ trong các khoảng thời gian một giây, sao cho ánh sáng và từ trường không còn tồn tại trong cùng một thời điểm.

Ngay cả trong điều kiện thứ hai, những chú chim vẫn có thể định hướng dọc theo đường từ trường của Trái Đất. Nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng cặp radical độc lập ánh sáng chịu trách nhiệm trong việc phát hiện các đường sức từ (magnetic field line). Ánh sáng chỉ cần thiết cho việc duy trì chu kỳ.

GS. Roswitha Wiltschko cho biết: “Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy các cặp radical tạo ra trong bóng tối là yếu tố quan trọng trong la bàn từ”. Vì trong các sinh vật khác, cryptochrome được sử dụng riêng cho nhận thức ánh sáng, nghiên cứu đã chỉ ra được sự thích nghi tiến hoá (evolutionary adaptation) đặc biệt ở loài chim.

Chung Đại Tài, Nguyễn Võ Thanh Nguyệt (chuyển ngữ)

Bài báo:

1. Goethe University Frankfurt. (2016, June 6). New insight into the light-dependent magnetic compass of birds. ScienceDaily.
2. Roswitha Wiltschko, Margaret Ahmad, Christine Nießner, Dennis Gehring, Wolfgang Wiltschko. Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark. Journal of The Royal Society Interface, 2016; 13 (118): 20151010 DOI: 10.1098/rsif.2015.1010

Xin mời Quý Độc Giả bỏ ra 2-5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG chân thành cảm ơn Quý Độc Giả.