Wetenschap neemt belangrijke stap in het werkelijk begrijpen van oriëntatie bij postduiven

Nieuwe ontwikkelingen in de wetenschap werpen een nieuw licht op het reeds lang onderzochte raadsel van de oriëntatie van vogels.

Vorig jaar werd mijns inziens een belangrijke stap genomen naar het werkelijk begrijpen van oriëntatie bij vogels. Vogels blijken te beschikken over een zeer fijngevoelig soort “kompas” in het netvlies, dat gebaseerd is op een quantumfenomeen.

Reeds lang fronsen duivenmelkers hun wenkbrauwen als zij de uitleg van sommige wetenschappers horen over de oriëntatie van postduiven. De reuk volgen? Dat betekent dat duiven die voor de eerste keer vanuit een bepaalde locatie gelost worden hun huis kunnnen ruiken? En dat ze in groep, of beter nog, individueel, na hoogstens een paar rondjes draaien (en geen enkele keer de goeie) in de goede richting vertrekken? Ook als ze honderden of zelfs meer dan duizend kilometer van huis weg zijn? Of volgen ze snelwegen? Maar wat als ze ergens nog nooit geweest zijn? De ervaring van de dikwijls bijzonder snelle oriëntatie van duiven die terugkomen van (verre) plaatsen waar zij nog nooit geweest zijn, deed vermoeden dat dit geen afdoende verklaringen konden zjn.

Wetenschappers hebben nu aangetoond dat quantumverstrengeling van elektronen tussen molecules in het netvlies van vogels een stuk langer aanhoudt dan ooit kunstmatig in een labo werd gedaan (Ritz et al). Door het langer aanhouden van deze quantum-toestand, en bij een verandering in richting t.o.v. het aardmagnetisch veld, kunnen vogels als het ware aanvoelen of zien in welke richting zij vliegen t.o.v. het magnetische veld van de aarde.

Wat is een quantumverstrengeling?
Een quantumverstrengeling van o.a. elektronen werd door Einstein ooit “spooky action at a distance” genoemd. Dit omdat informatie tussen twee elektronen die ooit één paar hebben gevormd kan uitgewisseld worden, ogenblikkelijk, hoe ver ze zich ook van elkaar bevinden. Ogenblikkelijk betekent dus sneller dan de lichtsnelheid, - wat niet volgens de relativiteitstheorie niet mogelijk zou zijn, maar ondertussen wel experimenteel bewezen is -, en dus los van tijd en ruimte. Quantum-fysici noemen dit non-lokaliteit. Deze verstrengeling zorgt ervoor dat vogels zelfs maar de minste verandering in een elektromagnetisch veld non-lokaal kunnen waarnemen door kleine chemische veranderingen in hun netvlies. Opmerkelijk is dat een veld van 15 nanoTesla, minder dan één duizendste van het aardmagnetisch veld, voldoende bleek om hun oriëntatie te beïnvloeden. Dit duurde net zolang als de quantumverstrengeling duurde. De interactie tussen moleculen binnenin het oog van vogels blijkt dus een ‘richtinggevoeligheid’ te geven. Nu was het reeds langer aangetoond dat duiven magnetiet in hun bek hebben dat gevoelig zou zijn voor het aardmagnetisch veld (hoewel dat onlangs in een artikel in Nature weer werd tegengesproken), en dat duiven gepolariseerd licht kunnen zien (ze zien dus de zon doorheen de wolken). Toch betekent het hebben van een kompas helemaal niet dat je dan ook je weg kunt vinden. Daarvoor hebben wij mensen naast een kompas ook een kaart nodig, als wij nog nooit ergens geweest zijn. Op dit ogenblik kan geen enkele wetenschapper aantonen hoe vogels of andere dieren aan dergelijke ‘kaart’-informatie zouden kunnen komen. Een leerproces op zich is wel aangetoond bij sommige diersoorten, maar dat kan niet verklaren hoe dieren zich in bepaalde situaties oriënteren. Deze nieuwe ontdekking toont eveneens een inwendige kompas-functie bij vogels aan, maar aangezien het hier om een quantumfenomeen gaat, komen wij volgens mij ook een stukje dichter bij een verklaring voor deze ‘kaart’-informatie.

Deze nieuwe bevindingen zijn volgens mij een stap in de goede richting, het vreemde domein van quantumfenomenen binnentredend. Reeds eerder is door Duitse onderzoekers aangetoond dat quantumcoherentie in biologische systemen mogelijk is, bv. in DNA (Gohler et al). Voor de leek kan dit misschien allemaal als science-fiction klinken, maar neem van mij aan dat dit werkelijk grootse doorbraken zijn. Want als we de wereld van quantum-fysica binnentreden in de biologie, dan worden de vreemdste dingen mogelijk. En is dit niet wat de meeste mensen zeggen over oriëntatie van postduiven, ‘Hoe vreemd, hoe doen ze het toch”? We weten het niet, maar dit is alleszins veelbelovend.

Magnetic Compass of Birds Is Based on a Molecule with Optimal Directional Sensitivity
Thorsten Ritz, Roswitha Wiltschko, P.J. Hore, Christopher T. Rodgers, Katrin Stapput, Peter Thalau, Christiane R. Timmel  and Wolfgang Wiltschko
Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, California
Fachbereich Biowissenschaften der J.W.Goethe-Universität, Frankfurt am Main, Germany
Department of Chemistry, University of Oxford, Oxford, United Kingdom

Spin Selectivity in Electron Transmission Through Self-Assembled Monolayers of Double-Stranded DNA. Science, 2011; 331 (6019): 894 DOI: 10.1126/science.1199339
B. Gohler, V. Hamelbeck, T. Z. Markus, M. Kettner, G. F. Hanne, Z. Vager, R. Naaman, H. Zacharias.