Chaque année, des milliards d'oiseaux à travers la planète entreprennent l'un des voyages les plus étonnants de la nature : des minuscules moineaux aux oies géantes, ils parcourent tous des milliers de kilomètres, traversant continents et océans sans jamais se perdre.
Parmi eux, de nombreux jeunes oiseaux qui n’ont jamais effectué de migration peuvent encore retrouver leur chemin vers leurs aires d’hivernage avec une précision étonnante.
La protéine magique dans les yeux des oiseaux
Les scientifiques tentent de résoudre ce mystère depuis des décennies. Ils savent que les oiseaux utilisent de nombreux indices environnementaux, tels que le soleil, les étoiles, les repères familiers et surtout le champ magnétique terrestre, pour s'orienter.
Mais la façon dont les oiseaux perçoivent ce champ magnétique invisible demeure un grand mystère. Selon de nouvelles recherches, la réponse pourrait se trouver dans un endroit improbable : une protéine spéciale appelée cryptochrome, ou CRY4 en abrégé, présente dans la rétine des oiseaux migrateurs.
Contrairement à une boussole ordinaire avec une aiguille pointant dans la bonne direction, cette protéine fonctionne selon un mécanisme complètement différent et beaucoup plus complexe.
Lorsque la lumière bleue frappe l'œil d'un oiseau, elle active la protéine CRY4 et déclenche une chaîne unique de réactions chimiques. Ce processus crée ce que les scientifiques appellent des « paires de radicaux libres » : deux molécules possédant des électrons non appariés.
Ces électrons solitaires agissent comme de minuscules aimants grâce à une propriété quantique appelée spin.
Les rouges-gorges européens effectuent de pénibles migrations intercontinentales pour échapper aux hivers rigoureux. Pour se déplacer, ces oiseaux, comme bien d'autres, pourraient utiliser l'intrication quantique pour « lire » le champ magnétique terrestre (Photo : Pbs).
Il est intéressant de noter que ces deux électrons n’existent pas indépendamment, mais sont liés par un étrange phénomène quantique appelé « intrication quantique » — le même phénomène que le physicien Albert Einstein a appelé un jour « action fantomatique à distance ».
Lorsque deux particules sont enchevêtrées, l’état d’une particule affecte instantanément l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare.
« Voir » l’invisible
Selon les hypothèses actuelles, le champ magnétique terrestre peut affecter l’état quantique de ces paires d’électrons « intriquées ».
Les changements d'état quantique sont ensuite convertis en signaux biologiques que le cerveau de l'oiseau peut comprendre. Autrement dit, les oiseaux peuvent réellement « voir » le champ magnétique sous forme de motifs ou d'ombres superposés à leur champ de vision normal.
Imaginez que vous portez des lunettes spéciales qui vous permettent de voir les lignes invisibles du champ magnétique terrestre. Pour les oiseaux, ces lignes peuvent apparaître comme des traînées claires et sombres, ce qui les aide à déterminer le nord et le sud et à localiser précisément leur position sur la planète.
Preuves du laboratoire
En 2021, des scientifiques de l’Université de Tokyo ont observé directement cette réaction quantique en laboratoire pour la première fois.
À l’aide d’un microscope spécial extrêmement sensible à la faible luminosité, ils ont observé des cellules humaines contenant du cryptochrome réagir aux champs magnétiques.
Les résultats ont montré qu'à chaque fois que le champ magnétique était balayé, la luminescence de la cellule diminuait d'environ 3,5 % - suffisamment pour démontrer une réponse directe.
Un détecteur de particules géantes peut capturer les interactions au niveau subatomique (Photo : Tokyo).
Une autre étude publiée dans la revue Nature en juin 2021 a fourni des preuves encore plus solides.
Des chercheurs ont isolé la protéine CRY4 des yeux de rouges-gorges européens et ont démontré sa sensibilité aux champs magnétiques en laboratoire. C'est la première fois que des scientifiques démontrent qu'une protéine cryptochrome d'oiseau est capable de détecter les champs magnétiques.
Une sensibilité étonnante
Ce qui a le plus surpris les scientifiques, c'est l'extraordinaire sensibilité du système. Des expériences ont montré que l'orientation des rouges-gorges européens pouvait être perturbée par des champs magnétiques artificiels jusqu'à 3 000 fois plus faibles que ceux de la Terre.
C'est un niveau de sensibilité presque inimaginable - l'équivalent de pouvoir sentir un grain de poussière tomber dans une pièce remplie d'une tempête.
Cette sensibilité ne peut s’expliquer que si le système de paires de radicaux libres maintient son état d’« intrication quantique » pendant une période de temps « assez longue » – environ 100 microsecondes.
Bien que ce nombre puisse paraître incroyablement court (seulement un dix millième de seconde), dans le monde quantique, il s’agit d’une quantité de temps incroyable.
Même dans des conditions de laboratoire idéales avec un vide puissant ou des températures extrêmement basses, les scientifiques ne peuvent maintenir l’intrication quantique artificielle que pendant quelques nanosecondes.
Remettre en question les concepts traditionnels
Cette découverte remet en question la notion traditionnelle de frontière entre la physique quantique et la biologie.
Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que les effets quantiques étaient trop fragiles et facilement perturbés pour survivre dans l’environnement chaud, bruyant et chaotique des systèmes biologiques.
Il semble pourtant que la nature ait trouvé un moyen d’exploiter les principes physiques les plus subtils pour servir la vie.
« Il semble que la nature ait trouvé le moyen de faire durer les états quantiques bien plus longtemps que prévu, et bien plus longtemps que ce que nous pouvons faire en laboratoire. Personne n'aurait cru cela possible », a déclaré Erik Gauger, chercheur en sciences quantiques à l'Université Heriot-Watt.
Pas seulement des oiseaux
Bien que l’étude se soit concentrée sur les oiseaux, la capacité à détecter les champs magnétiques pourrait ne pas être limitée aux espèces ailées.
D'autres animaux, comme les tortues marines, les abeilles et peut-être même les chiens, pourraient utiliser des mécanismes similaires. Certaines études suggèrent même que les humains possèdent des protéines cryptochromes dans leurs yeux, bien que notre capacité à percevoir les champs magnétiques – si tant est que nous en possédions – ait probablement été considérablement réduite au cours de l'évolution.
En fait, lorsque les chercheurs ont placé des personnes dans des pièces sombres et ont modifié le champ magnétique environnant, certaines personnes ont signalé avoir constaté de petits changements dans leur vision.
Cependant, ces rapports restent controversés et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour les confirmer.
Signification plus large
La découverte de la navigation quantique chez les oiseaux est bien plus qu'une simple histoire fascinante. Elle ouvre la voie à un tout nouveau domaine : la biologie quantique, une branche de la science qui étudie le rôle de la mécanique quantique dans les processus du vivant.
Si les systèmes biologiques parviennent à exploiter de manière fiable les effets quantiques, cela pourrait révolutionner notre compréhension de la vie. D'autres processus biologiques, comme la photosynthèse, l'odorat et peut-être même la conscience, pourraient également faire appel à la mécanique quantique selon des modalités encore inexplorées.
Comprendre comment les oiseaux utilisent la mécanique quantique pour naviguer pourrait conduire à des avancées technologiques.
Les scientifiques étudient la possibilité de développer des capteurs magnétiques ultrasensibles basés sur le même principe. De tels dispositifs pourraient avoir des applications dans de nombreux domaines, de la médecine (comme la détection précoce d'anomalies corporelles) à la géologie (prospection minière) et même à l'informatique quantique.
De plus, cette étude souligne l'importance de protéger l'environnement naturel. La pollution lumineuse des villes et les ondes électromagnétiques des appareils électroniques peuvent perturber la délicate boussole quantique des oiseaux, affectant leur capacité à migrer et à survivre.
L'histoire n'est pas encore terminée
Malgré des progrès significatifs, de nombreuses questions restent sans réponse. Comment le cerveau des oiseaux convertit-il précisément l'information quantique en décisions de navigation ?
Pourquoi certains oiseaux sont-ils plus doués que d'autres pour cela ? Et existe-t-il d'autres mécanismes quantiques à l'œuvre dans le monde biologique que nous ignorons encore ?
Chaque réponse soulève de nouvelles questions, mais une chose est sûre : la frontière entre physique quantique et biologie s’estompe de plus en plus. Les minuscules oiseaux qui volent dans le ciel ne sont pas seulement en migration : ils portent en eux l’un des secrets les plus profonds de l’univers.
L'histoire de la navigation quantique chez les oiseaux nous rappelle que le monde qui nous entoure est bien plus complexe et merveilleux qu'il n'y paraît. Alors que nous sommes encore aux prises avec les concepts abstraits de la mécanique quantique dans les manuels scolaires, la nature utilise discrètement ces principes depuis des millions d'années.
Cela nous amène à repenser la nature de la réalité. Si un minuscule rouge-gorge peut exploiter l'« intrication quantique » pour retrouver son chemin, combien d'autres secrets quantiques se cachent dans la nature ?
Peut-être que le monde quantique n’est pas un royaume extraterrestre qui n’existe que dans les laboratoires, mais qu’il est le fondement invisible de la vie quotidienne, du vol d’un oiseau jusqu’aux pensées de l’esprit humain.
Lorsque vous regardez le ciel et voyez des volées d’oiseaux migrateurs, rappelez-vous qu’ils ne volent pas seulement : ils naviguent en utilisant l’un des mécanismes les plus sophistiqués connus de la science, qui transforme les principes quantiques abstraits en un outil de survie pratique.
C'est un témoignage de la merveille de l'évolution et un rappel que la nature recèle encore de nombreux mystères que les humains doivent continuer à apprendre afin d'acquérir une compréhension plus complète et plus précise du fonctionnement de l'univers.
Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khi-loai-chim-nhin-thay-tu-truong-trai-dat-bi-an-luong-tu-trong-tu-nhien-20250715124733875.htm
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