Chaque automne, un rouge-gorge pesant à peine une noix quitte sa branche quelque part près de Saint-Pétersbourg et s'envole vers le sud, vers la Méditerranée, sans jamais consulter de carte. On pense que son œil abrite une boussole magnétique intégrée, et la pièce maîtresse de ce dispositif est la protéine cryptochrome 4a. La lumière bleue y déclenche un transfert d'électrons, donnant naissance à une paire de radicaux – deux molécules avec des électrons non appariés – dont l'état quantique dépend de l'inclinaison du champ magnétique terrestre. Le problème, c'est que la vie quantique d'une telle paire ne dure que des microsecondes, alors que l'oiseau a besoin d'un signal qui persiste assez longtemps pour être détecté par une cellule nerveuse.

Les chercheurs ont étudié la protéine ErCry4a du rouge-gorge européen à l'aide d'une méthode que l'on peut comparer à une congélation instantanée d'un mécanisme en mouvement. Ils ont exposé la protéine à la lumière bleue, puis, à différents moments, l'ont plongée dans de l'eau lourde. Là où la chaîne protéique était mobile et ouverte, les atomes d'hydrogène étaient rapidement remplacés par du deutérium ; là où la structure était rigide, l'échange était lent. Ils ont ainsi obtenu une « empreinte » de la forme de la protéine à chaque étape : l'état sombre, la transition vers l'état actif sous la lumière, la semiquinone à courte durée de vie, et l'état final complètement réduit.

Il s'avère que la semiquinone ne se comporte pas comme un pont, mais comme une entité distincte avec son propre caractère. Dans la protéine complètement réduite, tout devient rigide, comme si le mécanisme était figé dans une position. Dans la semiquinone, au contraire, deux boucles importantes – la boucle de liaison au phosphate et la boucle saillante – perdent leur stabilité et deviennent mobiles. C'est cette instabilité, et non la rigidité, qui pourrait servir de signal distinct pour l'acteur suivant de la chaîne : une boucle mobile peut toucher une protéine partenaire et déclencher une cascade qui, finalement, atteindra le cerveau de l'oiseau. Ainsi, un événement quantique éphémère acquiert une longue vie biochimique.