Con l’autunno in corso, potresti notare che a Cambridge le canzoni estive di Swallow e Swifts vengono sostituite dai suoni melodiosi di Redwings e Field Fares. Il 20% della popolazione di uccelli mondiali è migratorio e vola in paesi più caldi in inverno. La migrazione degli uccelli ha perplesso gli umani per millenni; Aristotele propose persino che Redstarts si trasformò in pettirossi per l’inverno. Certo, ora sappiamo che non è così, ma in che modo gli uccelli percorrono migliaia di miglia dal Regno Unito in Africa e viceversa ogni anno?
È improbabile che sia una sorpresa che gli uccelli usino la vista per la navigazione, ma non sono solo punti di riferimento geografici, come i fiumi, che sono importanti. Essenzialmente identico a come hanno fatto i marinai per millenni, gli uccelli usano la rotazione delle stelle intorno alla stella nord per dirigerle a nord o sud.
Tuttavia, l’esatta rotta migratoria prese gli uccelli è geneticamente codificato: gli uccelli i cui genitori hanno percorsi di migrazione codificati diversamente prendono spesso una direzione intermedia. La ricerca suggerisce che il primo ciclo di migrazione è molto importante in quanto gli uccelli usano spesso lo stesso percorso per il resto della loro vita. Per ripercorrere i loro passi ogni anno, usano il loro senso dell’odore per riconoscere i luoghi che sono stati prima e, oltre a ciò, gli uccelli usano anche la sensazione che non possediamo: “Magnetoreception”. Questo è definito come la capacità di percepire il campo magnetico della Terra e usarlo per l’orientamento.
“Le rotte migratorie sono genetiche: gli uccelli i cui genitori hanno percorsi diversi prenderanno una direzione intermedia”
Il modo in cui gli uccelli rilevano campi magnetici è una specie di mistero, ma sta gradualmente diventando più chiaro. Ci sono due principali ipotesi in competizione. Una teoria è che i loro tessuti contengono cristalli di magnetite, un minerale di ferro magnetico, che si allinea fisicamente con il campo magnetico della Terra. Tuttavia, ciò richiede che i cristalli siano entrambi abbastanza grandi da ruotare fisicamente per allinearsi con il debole campo magnetico della Terra, ma anche abbastanza piccoli da superare la resistenza di attrito sperimentata quando si muovono nel tessuto.
Klaus Schulten, un’ipotesi molto più promettente è stata proposta da Klaus Schulten, il che suggerisce che la magnetoreception ha una natura quantistica.
Per spiegare la teoria di Schulten, è importante capire che i legami chimici covalenti (legami in cui due non metalli condividono gli elettroni) possono rompersi in due modi: eteroliticamente o omoliticamente. Quando i legami si rompono eteroliticamente, un atomo nel legame riceve entrambi elettroni condivisi che formano il legame e, quando i legami si rompono omoliticamente, ogni atomo riceve un elettrone.
Quest’ultimo lascia entrambi gli atomi con un elettrone non accoppiato, noto come radicali liberi. Gli elettroni spaiati hanno una proprietà chiamata “spin” che è un vettore con direzione e grandezza. La formazione di due radicali liberi contemporaneamente durante una reazione chimica può comportare gli elettroni non accoppiati con giri paralleli (cioè, andando nella stessa direzione) o con giri antiparalleli (andando in direzioni opposte). Se si forma una coppia di radicali liberi con spin antiparalleli, il campo magnetico interno può far passare gli elettroni tra gli stati paralleli e antiparalleli milioni di volte al secondo.
“I ricercatori stanno studiando la migrazione degli uccelli per sviluppare computer quantistici”
È qui che entrano in arrivo gli uccelli: questa commutazione è anche influenzata esternamente dal debole campo magnetico della Terra, fornendo una spiegazione su come potrebbero essere in grado di percepirlo: possono possedere una molecola sensibile al campo magnetico formando coppie radicali che si comportano come magneti microscopici. Si ritiene che la magnetoreception sia dipendente dalla luce, portando gli scienziati a cercare una molecola adeguata negli occhi. Attualmente, il contendente più probabile è una proteina chiamata Cryptochrome 4. Per questo motivo, i ricercatori stanno cercando di studiare la migrazione degli uccelli per sviluppare computer quantistici.
Un’altra domanda a cui gli scienziati desiderano sviluppare una risposta è come gli uccelli sopravvivono al sonno minimo. In molti uccelli canori, i “micronaps” sembrano essere sufficienti per prevenire qualsiasi compromesso per la funzione fisiologica. Se ti stai chiedendo se anche tu puoi adottare queste strategie “No Sleep”, la risposta è, sfortunatamente, no, ma non saresti l’unico interessato a farlo. La US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ha investito denaro in un programma che analizza i circuiti neurali degli uccelli migratori nel tentativo di creare un “soldato senza sonno”.
Sfortunatamente, le strutture artificiali e l’inquinamento luminoso potrebbero influenzare negativamente la migrazione degli uccelli. Uno studio del 2022 ha scoperto che la ricchezza delle specie di uccelli era inferiore nelle aree con turbine eoliche rispetto ai siti di controllo, suggerendo che l’evitamento delle infrastrutture può influire sul modello di distribuzione degli uccelli migratori. L’illuminazione artificiale di notte può anche essere dirompente in quanto attira gli uccelli migrali notturni, causando spesso loro volare in cerchio. Questo comportamento aumenta la probabilità di collisione con edifici ed esaurisce l’energia preziosa necessaria per il volo.
Quindi, quando vedrai una rondine che si prepara per il suo lungo viaggio davanti all’Africa, o un Redwing recentemente arrivato dalla Scandinavia, forse puoi avere un maggiore apprezzamento per il fatto che la natura ha sviluppato sia la tecnologia quantistica che un modo per ridurre al minimo il sonno necessario davanti a noi. Una cosa è certa, e questo è che la ricerca di uccelli migratori sarà fondamentale per lo sviluppo della tecnologia in futuro.
