E16 Magnetorecepção e Orientação no Campo Geomagnético

Tópico

A magnetorrecepção em peixes é a capacidade de detectar o campo geomagnético da Terra para obter informações sobre latitude, longitude e direção do movimento durante migrações de longa distância. O campo geomagnético na superfície da Terra varia em intensidade entre 25 e 65 microteslas e também possui uma inclinação — o ângulo entre o vetor do campo e a horizontal — que aumenta de zero graus no equador a 90 graus nos polos. Essa dupla variação fornece ao peixe tanto uma bússola, indicando a direção do norte, quanto um mapa, fornecendo uma indicação aproximada de sua latitude.

Dois mecanismos físicos distintos foram propostos em peixes para detectar esse campo geomagnético: magnetitas biogênicas, cristais de origem celular que foram detectados em trutas, salmões e outras espécies migratórias; e o mecanismo de par radical, baseado na dependência do spin quântico de certas reações fotoquímicas no campo magnético, possivelmente mediado por proteínas chamadas criptocromos presentes na retina do peixe.

As magnetitas biogênicas atuam como minúsculos ímãs que giram até se alinharem com o campo geomagnético, gerando sinais mecânicos nas membranas sensoriais às quais estão ligadas. A rotação exercida pelo campo magnético em cada cristal de magnetita depende do momento magnético do próprio cristal e da intensidade do campo magnético circundante. Para que esse mecanismo funcione como um sensor, a energia adquirida pelo cristal ao se alinhar com o campo magnético deve superar a energia térmica ambiente que tende a interromper esse alinhamento; a proporção entre essas duas energias — a energia de alinhamento magnético e a energia térmica — é precisamente o que determina a sensibilidade desse mecanismo de magnetorrecepção.

O mecanismo de pares de radicais, o segundo mecanismo proposto, funciona de maneira completamente diferente do das magnetitas biogênicas: ele não depende da rotação mecânica, mas sim do campo magnético externo que altera o estado de spin quântico de certas reações fotoquímicas que ocorrem nos criptocromos da retina do peixe, modificando o resultado dessas reações de acordo com a orientação do campo magnético em relação ao olho do peixe.

Com as informações sobre o campo geomagnético fornecidas por qualquer um desses dois mecanismos, o peixe pode navegar sua rota migratória seguindo isoclinas, curvas onde a inclinação magnética permanece constante, e linhas isogônicas, curvas onde a declinação magnética permanece constante. A interseção de uma isoclina com uma linha isogônica define uma posição única dentro do mapa geomagnético que o peixe utiliza para orientação.

O comportamento esperado é que os erros de orientação magnética de um peixe navegando dentro de um campo geomagnético normal permaneçam abaixo de dez graus, mas que esses erros aumentem significativamente quando o peixe atravessa anomalias geomagnéticas locais — isto é, regiões onde o campo geomagnético da Terra, apresentado no início deste modelo, se desvia de seu comportamento regular e deixa de funcionar como a bússola e o mapa confiáveis ​​que a migração do peixe exige.

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