鳥類が持つ「量子感覚」の謎
日本の東京大学の科学者らが、鳥類をはじめとする多くの生物が地球の極の方向を感知する能力の背後にあるとされる謎の反応を、直接観察することに成功した。
さらに重要なのは、量子物理学が細胞内の生化学反応に直接影響を与えていることを示す証拠である点だ。これは長年仮説として唱えられてきたものの、実際に確認されたことはなかった。
研究チームは、微弱な光に反応するよう特別に設計された顕微鏡を用いて、特殊な光感受性物質を含むヒト細胞の培養物が、磁場の変化に敏感に反応する様子を観察した。
研究者らが実験室で観察した変化は、奇妙な量子効果が発光反応を引き起こしていると仮定した場合に予想される結果と一致していた。
渡り鳥では、クリプトクロムが謎に包まれた磁場感知能力と関わっている。
「私たちはこれらの細胞に何の改変も加えていませんし、何も添加していません。細胞レベルの化学的活動に純粋な量子力学的プロセスが影響を与える様子を観察したという、極めて強力な証拠を得たと考えています」と、生物物理学者のジョナサン・ウッドワード（Jonathan Woodward）氏は述べた。
では、細胞、特にヒトの細胞はどのようにして磁場に反応できるのだろうか。いくつかの仮説が提唱されているが、多くの研究者は、この能力はクリプトクロムと呼ばれる光受容体が関わる独特の量子反応によるものだと考えている。
クリプトクロムは多くの生物種の細胞に存在し、概日リズムの調節に関わっている。渡り鳥や犬などの動物では、謎に包まれた磁場感知能力との関連が指摘されている。
実際、私たちの大半は磁場を見ることはできないが、私たちの細胞には確かにクリプトクロムが含まれている。そして、無意識のうちではあっても、人間にも地球の磁気を感知する能力があることを示す証拠がある。
クリプトクロム内部の反応を観察するため、研究者らはクリプトクロムを含むヒト細胞の培養物に青色光を当て、微弱な蛍光を発生させた。細胞が発光している間、研究チームはさまざまな周波数の磁場を細胞に繰り返し走査させた。その結果、磁場が細胞を通過するたびに蛍光が約3.5%低下することがわかった。これは直接的な反応を示すのに十分な変化だった。
磁場はどのようにして光受容体に影響を与えるのだろうか。その答えはすべて、電子が本来持つ性質である「スピン」にある。
スピンが磁場から大きな影響を受けることは、すでに知られている。原子の周りに電子を適切に配置し、それを十分な数だけ一か所に集めると、その結果できた物質の塊は、地球を取り巻く磁場のような弱い磁場だけで動かすことができる。
この研究の興味深い意義の一つは、磁場が弱いものであっても、他の生物学的プロセスに間接的にどのような影響を与えうるかという点に関わる。磁気が人間の健康に影響を与えるという証拠はまだ乏しいが、今回のような実験は、新たな研究の道筋となる可能性がある。
研究者らは、この研究が、個々の2つの電子のスピンの関係が生物に大きな影響を及ぼしうることを示していると強調している。
もちろん、こうした能力を持つのは鳥だけではない。魚類、ミミズなどの蠕虫類、昆虫、さらには一部の哺乳類にも同様の能力がある。私たち人間でさえ、地球の微弱な磁場から認知面で影響を受けている可能性がある。
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