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    El biólogo cuestiona las conclusiones de los trabajos recientes sobre el magnetismo biológico

    Crédito:Caltech

    El biólogo de Caltech Markus Meister cuestiona una investigación reciente que afirma haber resuelto lo que él describe como "el último verdadero misterio de la biología sensorial":la capacidad de los animales para detectar campos magnéticos. Este "sentido magnético" proporciona una ayuda de navegación a una variedad de organismos, incluyendo moscas, palomas mensajeras, lunares y murciélagos.

    En tres artículos separados que aparecen en revistas publicadas por Nature Publishing Group, equipos de investigadores de la Universidad de Pekín en Beijing, la Universidad de Virginia, y la Universidad Rockefeller en Nueva York construyen un caso científico, basado en la existencia de determinadas moléculas de proteína cargadas de hierro, para saber cómo las células vivas pueden verse afectadas por los campos magnéticos. Si es correcto, Estos hallazgos ayudarían a explicar cómo los animales perciben el magnetismo y cómo las funciones celulares podrían algún día controlarse mediante campos magnéticos.

    Una propiedad importante del hierro es que puede magnetizarse como la aguja de una brújula. Debido a que las proteínas descritas contienen tanto hierro, el argumento va, se verían afectados por el campo magnético de la Tierra, proporcionando un mecanismo a través del cual los organismos podrían sentir ese campo.

    El problema, dice Meister, Anne P. y Benjamin F. Biaggini Profesora de Ciencias Biológicas, Es que cada una de las proteínas descritas en el trío de artículos de Nature no contiene suficiente hierro para verse afectadas por campos magnéticos.

    "Estamos hablando de una disparidad de entre cinco y diez órdenes de magnitud. La cantidad de hierro en las moléculas ni siquiera es suficiente, "dice Meister, quien analiza su análisis de los tres estudios en un artículo publicado por la revista eLife. Esa diferencia es enorme. Meister lo compara con afirmar haber construido un automóvil eléctrico que podría funcionar durante un año, con una sola batería AA.

    Después de notar el problema, Meister se comunicó con sus colegas en el campo, incluido Joseph Kirschvink (BS, MS 75), Nico y Marilyn Van Wingen Profesores de Geobiología en Caltech, quien es conocido por su trabajo en magnetorrecepción basada en magnetita (Fe 3 O 4 ), un mineral de hierro ferromagnético. En 2001, Kirschvink publicó pruebas de que los cristales de magnetita en animales pueden desempeñar un papel en la sensibilidad magnética de los animales. Kirschvink estuvo de acuerdo con el análisis de Meister. "Markus da en el clavo, "dice Kirschvink.

    En uno de los papeles publicado en Materiales de la naturaleza en noviembre de 2015, un grupo dirigido por Siying Qin de la Universidad de Pekín informa sobre el descubrimiento de un complejo proteico en forma de varilla rico en hierro en los ojos de la mosca de la fruta Drosophila que, los autores dicen, podría ser la fuente de magnetorrecepción de la mosca. Llamaron al complejo MagR, para la proteína magnetorreceptora.

    MagR incluye 40 átomos de hierro. Estos átomos de hierro, los investigadores de la Universidad de Pekín dicen, proporcionan suficiente momento magnético (movimiento en respuesta a un campo magnético) para que aproximadamente el 45 por ciento de las proteínas aisladas se orienten con su eje longitudinal a lo largo del campo geomagnético. En otras palabras, el artículo sugiere que las proteínas se alinean en respuesta al campo magnético de la Tierra de modo que apunten al norte magnético como la aguja de una brújula.

    Sin embargo, Meister dice que las proteínas en realidad no tienen suficiente contenido de hierro para ser sensibles a los campos magnéticos.

    Las partículas de hierro más pequeñas que se sabe que tienen un momento magnético permanente a temperatura ambiente son los cristales de Fe. 3 O 4 , que tienen un tamaño de unos 30 nanómetros. Cada cristal contiene alrededor de 1 millón de átomos de hierro muy compactos. Eso significa que incluso si los 40 átomos de hierro en una proteína MagR logran unirse de alguna manera y operar como una sola unidad, El momento magnético resultante de la proteína aún sería demasiado pequeño para alinearse con el campo geomagnético de la Tierra a temperatura ambiente. El magnetismo está enfrascado en una batalla contra la energía del calor que induce al caos, que trabaja para aleatorizar la orientación del complejo proteico. Este efecto térmico es aproximadamente cinco órdenes de magnitud más fuerte que cualquier atracción magnética sobre los 40 átomos de hierro.

    "Esta es la física del reverso del sobre, "Dice Meister.

    Los otros dos papeles, uno en Neurociencia de la naturaleza por Michael Wheeler de la Universidad de Virginia y uno en Medicina de la naturaleza por Sarah Stanley de la Universidad Rockefeller — explore la posibilidad de diseñar mecanismos que utilicen átomos de hierro en las células para controlar los canales iónicos.

    Los canales de iones son puertas de entrada en las membranas celulares que permiten el paso de iones a través de la membrana. transmitiendo así señales dentro y fuera de la celda. Estas señales controlan las funciones celulares. Por ejemplo, Los canales iónicos de las células nerviosas pueden transmitir señales de dolor. Ser capaz de abrir y cerrar selectivamente canales iónicos con campos magnéticos, en lugar de con medicamentos, ofrecería a los médicos una técnica mínimamente invasiva para controlar las células, por ejemplo, Manejo del dolor sin el uso de productos farmacéuticos.

    Tanto los hallazgos de Wheeler como los de Stanley dependen del uso de ferritina, una cáscara de proteína hueca que, investigaciones anteriores han demostrado, se puede empaquetar con hierro. (La mayoría de los organismos producen ferritina de forma natural para almacenar hierro, que es tóxico cuando flota libremente a través de las células.) Ambos grupos unen una bola de ferritina a un canal iónico que reside en la membrana celular, con el objetivo de crear un mecanismo de apertura o cierre del canal manipulando la bola con campos magnéticos. Wheeler propuso tirar físicamente de la bola de ferritina con un campo magnético, mientras que Stanley usó un campo magnético para calentar la ferritina y activar la apertura y el cierre del canal de iones adjunto.

    Ninguno de los esquemas puede funcionar, Dice Meister.

    En efecto, Los cálculos de Meister muestran que la ferritina es demasiado pequeña en muchos órdenes de magnitud para verse afectada por campos magnéticos. "En ambos casos, se puede culpar a la elección de la ferritina, "Dice Meister. Dado que la ferritina no tiene un momento magnético permanente, los campos magnéticos interactúan con él solo débilmente. "Si los efectos notificados realmente ocurrieron como se describe, probablemente no tengan nada que ver con la ferritina ".

    Sin embargo, él sugiere, puede haber una ruta viable para controlar la función del canal iónico en las células que utilizan partículas magnéticas mucho más grandes, como los que se encuentran en ciertas bacterias magnéticas.

    Si bien los pasos en falso en la ciencia son comunes y de hecho forman parte del proceso científico, de ahí la necesidad de revisión por pares para los artículos, a Meister le preocupa que estos anuncios puedan disuadir a otros científicos de tratar de comprender las causas del magnetismo en contextos biológicos.

    "Es como si el anillo de latón ya hubiera sido arrebatado, "Dice Meister." Es demasiado fácil para alguien mirar eso y pensar, 'Está bien, Supongo que eso ha sido respondido. Intentaré solucionar algún otro problema luego.'"

    El artículo de Meister se titula "Límites físicos de la magnetogenética".

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