어떤 전파가 자기 감각을 방해합니까?

연구원들은 주파수 범위를 좁힙니다.

올덴부르크 대학교

라디오, 텔레비전 방송, CB 라디오에서 방출되는 전파는 철새의 자기 나침반을 교란할 수 있지만, 이동 통신 네트워크에서 사용되는 전파는 주파수가 너무 높아 방향 감각에 영향을 미치지 않기 때문에 그렇지 않습니다. 이는 올덴버그 대학의 Henrik Mouritsen 교수와 옥스퍼드 대학의 Peter Hore 교수가 이끄는 연구팀이 과학 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)에 발표한 새로운 연구의 핵심 발견입니다. (영국).

이 발견은 또한 이 새들의 자기 나침반 감각이 눈에 위치한 양자 역학적 효과(라디칼 쌍 메커니즘으로 알려짐)에 기반을 두고 있다는 연구자들의 이론을 뒷받침합니다. 이 연구를 위해 팀은 행동 실험과 슈퍼컴퓨터의 복잡한 양자 역학 계산을 결합했습니다.

Mouritsen, Hore 및 동료들은 이미 2014년에 가정용 전기 제품에서 생성되는 것과 같은 AM 전파 대역의 전기 스모그(인간이 만든 전자기 잡음)가 방향을 찾기 위해 지구 자기장을 사용하는 철새의 능력을 손상시킨다는 사실을 입증했습니다. 자기 수용).

그들은 인간에게 무해한 이 약한 전기 스모그가 철새의 망막에 있는 특정 세포의 복잡한 양자-물리적 과정에 영향을 미쳐 철새가 상대적으로 약한 지구의 자기장의 도움으로 길을 찾을 수 있게 해준다고 가정합니다. 그러나 전기 스모그가 알 수 없는 이유로 한동안 그 수가 감소하고 있는 장거리 철새와 같이 자유 비행하는 새에게도 영향을 미치는지는 불분명합니다.

크립토크롬이라는 빛에 민감한 단백질

이번 연구에서 연구자들은 새의 자기 감각의 기초를 형성한다고 의심되는 양자 역학적 메커니즘과 전파에 의한 이 메커니즘의 붕괴 사이의 연관성을 자세히 조사했습니다. 그들의 목표는 자기 나침반 감각이 어떻게 기능하는지에 대한 추가 증거를 찾고 이를 통해 새의 이동 행동에 대한 파괴적인 영향에 대한 추가 조사의 기초를 제공하는 것이었습니다. 그들의 관심의 초점은 철새의 항해가 영향을 받지 않는 차단 주파수였습니다. 왜냐하면 이 값을 결정하면 새의 실제 자기 센서의 특성에 대한 결론을 도출할 수 있기 때문입니다. 그들의 이론은 이 센서가 필요한 자기 특성을 보유하고 있는 크립토크롬 4라고 불리는 빛에 민감한 단백질이라는 것입니다.

과학자들의 초기 이론적 예측은 차단 주파수가 초고주파(VHF) 범위에서 120~220MHz 사이에 있을 것이라는 것이었기 때문에 팀은 이 범위 내에서 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 유라시아 블랙캡으로 행동 실험을 수행했습니다. 2022년에 발표된 연구에서 연구자들은 이미 75~85MHz 주파수의 전파가 이 작은 명금류의 자기 나침반 감각을 방해한다는 것을 입증했습니다. 이 실험에서는 이들 무선 주파수에 노출되면 자기 나침반이 작동을 멈췄지만 노출 없이는 제대로 작동하는 것으로 나타났습니다. 블랙캡은 연간 이주 기간 동안 장거리를 이동할 수 있는 장거리 및 중거리 이주자입니다.

고주파 전파는 나침반 감각에 영향을 미치지 않았습니다.

현재 연구에서 Mouritsen과 Hore가 이끄는 팀과 두 명의 수석 저자(올덴부르크 대학의 생물학자 Bo Leberecht와 화학자 Siu Ying Wong)는 140~150MHz, 235~245MHz의 주파수로 실험을 수행했습니다. 메가헤르츠. 그들은 이 두 주파수 대역의 전파가 새의 자기 나침반 감각에 영향을 미치지 않는다는 것을 발견했습니다. 이는 과학자들의 이론적 예측을 확증해주었습니다.

연구원들은 또한 크립토크롬 단백질 내부의 양자 역학 과정을 시뮬레이션하는 모델 계산을 수행했습니다. 이러한 계산을 토대로 그들은 차단 주파수를 116MHz로 더욱 좁힐 수 있었습니다. 시뮬레이션에 따르면, 이 주파수 이상의 전파는 새의 자기 방향에 약한 영향을 미칠 뿐입니다. 이 예측은 실험 결과에 의해 입증되었습니다. "우리의 실험은 상세한 이론적 예측과 함께 철새의 나침반 자기 수용체가 플라빈 함유 라디칼 쌍에 기반을 두고 있으며 예를 들어 자성 나노입자에 기반한 것과 같은 완전히 다른 종류의 수용체가 아니라는 강력한 증거를 제공합니다"라고 Mouritsen은 설명합니다.