Nano-Energieforschung

Ist die Licht-abhängige Magnetorezeption in Zugvögeln manifest gequantelt?

Projektleiter: Prof. Dr. Henrik Mouritsen
Kooperationspartner: Prof. Dr. Karl-Wilhelm Koch, Prof. Dr. Christoph Lienau

Ist das Leben ein klassischer oder ein quantenmechanischer Prozess? Allgemein wird angenommen, dass sich alle biologischen Sinneswahrnehmungen durch klassische Physik beschreiben lassen. Und dennoch gehorchen auch diese Prozesse auf der atomaren Skala den fundamentalen quantenmechanischen Gesetzen. Welche Relevanz hat die atomare Skala für das Leben? Dieser Frage ging bereits Erwin Schrödinger, einer der Begründer der Quantenmechanik in seinem grundlegenden Buch „Was ist Leben?“ nach, wo er schlussfolgerte, dass quantenmechanische Unbestimmtheiten keine wesentliche Rolle in der Biologie spielen.

Wir wollen diese Aussage fundamental hinterfragen mit der Hypothese, dass das Zugvögel einen manifest quantenmechanischer Prozess ausnutzen, um das Erdmagnetfeld für ihre Orientierung wahrzunehmen. Sollte sich der vermutete Radikalpaar-Mechanismus bewahrheiten, so hätte dies revolutionäre Auswirkungen auf die etablierte Lehrmeinung in der Biologie.

Ziel dieses Projektes ist es, einer Bestätigung oder Widerlegung der Hypothese näher zu kommen. Wir werden zwei wesentliche Ansätze verfolgen: (1) Verhaltensexperimente mit Vögeln sollen zeigen, ob sich diese durch magnetische Radiowellen beeinflussen lassen, was einen Rückschluss auf die involvierten Radikalpaare zulässt. (2) Wir wollen molekularbiologische mit nano-optischen Methoden kombinieren und spezifische Kandidaten-Moleküle untersuchen.

In den Verhaltensexperimente werden Vögel spezifischen Radiofrequenzen ausgesetzt, wie z.B. der Lamorfrequenz von 1,363 MHz und ihrem Oberton, aber auch breitbandigen Emissionen, z.B. im Bereich 1-10 kHz, 30-600 kHz oder 0.8-3 Mhz. Parallel arbeiten wir mit Zellausbildungssystemen, die funktionale Cryptochrom Proteine produzieren. Diese molekularen Systeme bieten einmalige Chancen, verschiedene fundamentale Prozesse zu untersuche, wie z.B. Elektronentransfers, Singlet-Triplet-Übergänge, oder Dekohärenz, und zwar sowohl mit und ohne statischen und dynamischen magnetischen Feldern.