O biólogo da Caltech, Markus Meister, está contestando pesquisas recentes que afirmam ter resolvido o que ele descreve como "o último verdadeiro mistério da biologia sensorial" - a capacidade dos animais de detectar campos magnéticos. Este "sentido magnético" fornece um auxílio à navegação para uma variedade de organismos, incluindo moscas, pombos-correio, toupeiras, e morcegos.

Em três artigos separados que aparecem em periódicos publicados pelo Nature Publishing Group, equipes de pesquisadores da Universidade de Pequim, em Pequim, a Universidade da Virgínia, e a Rockefeller University em Nova York constroem um caso científico, com base na existência de determinadas moléculas de proteína carregadas de ferro, para saber como as células vivas podem ser afetadas por campos magnéticos. Se correto, essas descobertas ajudariam a explicar como os animais percebem o magnetismo e como as funções celulares podem um dia ser controladas por meio de campos magnéticos.

Uma propriedade importante do ferro é que ele pode ser magnetizado como a agulha de uma bússola. Como as proteínas descritas contêm muito ferro, o argumento vai, eles seriam afetados pelo campo magnético da Terra, fornecendo um mecanismo pelo qual os organismos poderiam sentir aquele campo.

O problema, disse Meister, Anne P. e Benjamin F. Biaggini Professor de Ciências Biológicas, é que cada uma das proteínas descritas no trio de artigos da Nature não contém ferro suficiente para ser afetada por campos magnéticos.

"Estamos falando de uma disparidade entre cinco e 10 ordens de magnitude. A quantidade de ferro nas moléculas não está nem perto de ser suficiente, "diz Meister, que discute sua análise dos três estudos em um artigo publicado pela revista eLife. Essa diferença é enorme. Meister compara isso a afirmar ter construído um carro elétrico que poderia funcionar por um ano - com uma única bateria AA.

Depois de notar o problema, Meister entrou em contato com colegas de campo, incluindo Joseph Kirschvink (BS, MS '75), Nico e Marilyn Van Wingen Professores de Geobiologia na Caltech, que é conhecido por trabalhar com magnetorecepção à base de magnetita (Fe ₃ O ₄ ), um minério de ferro ferromagnético. Em 2001, Kirschvink publicou evidências de que os cristais de magnetita em animais podem desempenhar um papel na sensibilidade magnética animal. Kirschvink concordou com a análise de Meister. "Markus é certeiro, "diz Kirschvink.

Em um dos jornais, publicado em Materiais da Natureza em novembro de 2015, um grupo liderado por Siying Qin, da Universidade de Pequim, relatou a descoberta de um complexo de proteína semelhante a um bastão rico em ferro nos olhos da mosca da fruta Drosophila que, os autores dizem, pode ser a fonte da magneto-recepção da mosca. Eles chamaram o complexo MagR, para proteína magnetoreceptora.

MagR inclui 40 átomos de ferro. Esses átomos de ferro, os pesquisadores da Universidade de Pequim dizem:fornecem um momento magnético suficiente (movimento em resposta a um campo magnético) para que cerca de 45 por cento das proteínas isoladas se orientem com seu longo eixo ao longo do campo geomagnético. Em outras palavras, o artigo sugere que as proteínas se alinham em resposta ao campo magnético da Terra para que apontem para o norte magnético como a agulha de uma bússola.

Contudo, Meister diz que as proteínas, na verdade, não têm conteúdo de ferro suficiente para serem sensíveis a campos magnéticos.

As menores partículas de ferro conhecidas por terem um momento magnético permanente à temperatura ambiente são os cristais de Fe ₃ O ₄ , que têm cerca de 30 nanômetros de tamanho. Cada cristal contém cerca de 1 milhão de átomos de ferro compactados. Isso significa que mesmo que todos os 40 átomos de ferro em uma proteína MagR consigam se ligar de alguma forma e operar como uma única unidade, o momento magnético resultante da proteína ainda seria muito pequeno para se alinhar com o campo geomagnético da Terra em temperatura ambiente. O magnetismo está travado em uma batalha contra a energia do calor, que induz o caos, que funciona para randomizar a orientação do complexo de proteínas. Este efeito térmico é cerca de cinco ordens de magnitude mais forte do que qualquer atração magnética dos 40 átomos de ferro.

"Esta é a física imprevisível, "Meister diz.

Os outros dois papéis - um em Nature Neuroscience por Michael Wheeler da University of Virginia e um em Nature Medicine por Sarah Stanley, da Rockefeller University - explore a possibilidade de mecanismos de engenharia que usariam átomos de ferro nas células para controlar os canais iônicos.

Canais de íons são portas de entrada nas membranas celulares que permitem a passagem de íons através da membrana, transmitindo assim sinais para dentro e para fora da célula. Esses sinais controlam as funções celulares. Por exemplo, os canais iônicos nas células nervosas podem transmitir sinais de dor. Ser capaz de abrir e fechar canais de íons seletivamente com campos magnéticos, ao invés de medicamentos, ofereceria aos médicos uma técnica minimamente invasiva para controlar as células - por exemplo, controlar a dor sem o uso de produtos farmacêuticos.

As descobertas de Wheeler e Stanley dependem do uso de ferritina, uma casca de proteína oca que, pesquisas anteriores mostraram, pode ser embalado com ferro. (A maioria dos organismos produzem ferritina naturalmente para armazenar ferro, que é tóxico quando flutuando livremente através das células.) Ambos os grupos anexaram uma bola de ferritina a um canal iônico que reside na membrana celular, com o objetivo de criar um mecanismo de abertura ou fechamento do canal por meio da manipulação da bola com campos magnéticos. Wheeler propôs puxar fisicamente a bola de ferritina com um campo magnético, enquanto Stanley usava um campo magnético para aquecer a ferritina e acionar a abertura e o fechamento do canal iônico conectado.

Nenhum dos esquemas pode funcionar, Meister diz.

De fato, Os cálculos de Meister mostram que a ferritina é muito pequena em muitas ordens de magnitude para ser afetada por campos magnéticos. "Em ambos os casos, pode-se culpar a escolha da ferritina, "Diz Meister. Como a ferritina não tem momento magnético permanente, os campos magnéticos interagem com ele apenas fracamente. "Se os efeitos relatados realmente ocorreram conforme descrito, eles provavelmente não têm nada a ver com a ferritina. "

Contudo, ele sugere, pode haver uma rota viável para controlar a função do canal de íons em células usando partículas magnéticas muito maiores, como aqueles encontrados em certas bactérias magnéticas.

Embora erros na ciência sejam comuns e de fato parte do processo científico - daí a necessidade de revisão por pares para artigos - Meister se preocupa que esses anúncios possam desencorajar outros cientistas a tentar entender as causas do magnetismo em contextos biológicos.

"É como se o anel de latão já tivesse sido roubado, "Meister diz." É muito fácil para alguém olhar para isso e pensar, 'Tudo bem, Eu acho que isso foi respondido. Vou tentar resolver algum outro problema, então.'"

O artigo de Meister é intitulado "Limites físicos da magnetogenética".