Xin chào, các bạn! Việc đọc được một bản đồ vô hình nghe có vẻ như phép thuật, nhưng rất nhiều loài động vật vẫn làm điều đó mỗi ngày bằng một giác quan mà con người hoàn toàn không có.

Giác quan ấy được gọi là cảm nhận từ trường, tức khả năng phát hiện và sử dụng từ trường của Trái Đất để định hướng. Đây cũng là một trong những cơ chế dẫn đường kỳ lạ và bí ẩn nhất trong thế giới tự nhiên.

Những loài nào sử dụng giác quan này và chúng có thể đi xa đến đâu?

Vi khuẩn, giun đất và chuột chũi mù là những sinh vật sở hữu dạng cảm nhận từ trường đơn giản nhất. Chúng có thể xác định phương hướng dựa vào cực từ Bắc hoặc cực từ Nam của Trái Đất mà không cần nhiều thông tin phức tạp hơn.

Trong khi đó, các loài di cư lại sử dụng khả năng này ở một cấp độ vượt trội. Bướm, cá hồi, rùa biển và nhiều loài chim có thể khai thác cả hướng của từ trường lẫn góc nghiêng của các đường sức từ để tạo nên một "bản đồ tinh thần" vô hình. Bản đồ này còn chứa những đặc điểm riêng của từng khu vực trong từ trường, giúp chúng xác định lộ trình chính xác để vượt qua những quãng đường dài hàng nghìn, thậm chí hàng chục nghìn ki-lô-mét. Rùa biển đầu to có thể cảm nhận được hướng và cường độ từ trường Trái Đất chỉ vài ngày sau khi nở. Điều đáng kinh ngạc là nhiều năm sau, chính khả năng ấy lại giúp chúng quay trở về đúng tuyến đường di cư quen thuộc, băng qua cả một đại dương rộng lớn với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Điều gì thực sự diễn ra bên trong cơ thể chúng?

Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau, nhưng cho đến nay vẫn chưa có cơ chế nào được xác nhận là lời giải thích hoàn chỉnh. Một trong những giả thuyết được chú ý nhất liên quan đến cryptochrome, một loại protein có trong mắt của nhiều loài chim di cư. Các nhà nghiên cứu cho rằng protein này có thể khiến từ trường tác động đến một phản ứng hóa học ở cấp độ lượng tử, đủ nhạy để nhận biết hướng của từ trường.

Một giả thuyết khác cho rằng một số sinh vật chứa các hạt khoáng từ tính cực nhỏ. Những hạt này sẽ tự sắp xếp theo hướng của từ trường Trái Đất và có thể truyền tín hiệu cơ học đến các tế bào xung quanh, từ đó giúp cơ thể xác định phương hướng.

Ngoài ra, các kênh ion nhạy cảm với điện áp trên màng tế bào cũng được xem là một mảnh ghép tiềm năng của cơ chế này. Chúng có thể thay đổi cách các ion đi vào hoặc đi ra khỏi tế bào khi từ trường biến đổi.

Tuy nhiên, vị trí chính xác của những cơ quan cảm nhận này trong cơ thể, cũng như cách tín hiệu được truyền đến não để xử lý, vẫn là câu hỏi chưa có lời giải ở tất cả các loài đã được nghiên cứu. Chính điều đó khiến cảm nhận từ trường trở thành một trong những bí ẩn lớn nhất của sinh học động vật.

Vì sao khả năng này lại khó nghiên cứu đến vậy?

Một phần nguyên nhân là bởi cảm nhận từ trường không hoạt động giống như hầu hết các giác quan khác. Chúng ta có mắt để nhìn và tai để nghe, nhưng lại chưa tìm thấy một cơ quan chuyên biệt nào chỉ dành riêng cho việc cảm nhận từ trường. Vì thế, các nhà khoa học chủ yếu phải suy luận sự tồn tại của giác quan này thông qua hành vi của động vật thay vì quan sát trực tiếp cấu trúc cảm nhận.

Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng ngay cả những từ trường nhân tạo rất yếu cũng có thể làm rối loạn khả năng định hướng của nhiều loài động vật. Điều đó là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy giác quan này thực sự tồn tại. Tuy nhiên, việc chứng minh một giác quan tồn tại và việc xác định chính xác nguồn gốc sinh học của nó lại là hai thách thức hoàn toàn khác nhau.

Ngày nay, nhiều nhà nghiên cứu cho rằng không chỉ có một cơ chế duy nhất tạo nên khả năng cảm nhận từ trường. Thay vào đó, nhiều cơ chế khác nhau có thể phối hợp hoạt động, với mỗi cơ chế đóng vai trò nổi bật ở từng loài hoặc thậm chí trong từng tình huống khác nhau của cùng một loài.

Chính sự phức tạp nhiều tầng này là lý do, dù đã được nghiên cứu suốt nhiều thập kỷ, cảm nhận từ trường vẫn là một trong những giác quan ít được con người hiểu rõ nhất trong toàn bộ thế giới động vật, mặc dù những biểu hiện của nó đã được quan sát và ghi nhận rất rõ ràng ngoài tự nhiên.

Vì vậy, lần tới khi bạn thấy một chú chim bay hàng nghìn ki-lô-mét rồi hạ cánh gần như đúng vị trí mà nó đã rời đi từ năm trước, đó không phải là may mắn hay chỉ đơn giản là bản năng mơ hồ. Đó là một giác quan thực sự đang hoạt động – một "chiếc la bàn sinh học" kỳ diệu mà khoa học đến nay vẫn chưa thể giải mã hoàn toàn.