人類未來或許能像鴿子一樣感應(yīng)地磁場

科學(xué)家談賽鴿巨噬細(xì)胞人類未來也許能像鴿子一樣感應(yīng)地磁場

       巨噬細(xì)胞概念圖。從基本結(jié)構(gòu)和功能上來講，人類的巨噬細(xì)胞和其他生物并沒有明顯的區(qū)別。鴿子會(huì)認(rèn)路的奧秘也許在于巨噬細(xì)胞，或許有一天人類也會(huì)因此而具備導(dǎo)航的能力。

最新研究發(fā)現(xiàn)，或是特定細(xì)胞使鴿子具有認(rèn)路能力

　　科學(xué)家們早就知道家鴿運(yùn)用地磁場來導(dǎo)航，但直到2007年，科學(xué)家們才在家鴿上喙皮膚神經(jīng)細(xì)胞的分支里發(fā)現(xiàn)了由磁赤鐵礦和磁鐵礦組成的細(xì)小含鐵粒子。人們相信，是地磁場引導(dǎo)鴿子在一個(gè)陌生的位置中找到回家的路。

　　最近，奧地利維也納研究所的分子病理學(xué)專家的最新研究發(fā)現(xiàn)，那些導(dǎo)致信鴿有認(rèn)路能力的顆粒實(shí)際上是巨噬細(xì)胞，而這些細(xì)胞不僅僅存在于鴿子的嘴上。有研究者展望，如果能探明動(dòng)物“導(dǎo)航”的機(jī)制，改變?nèi)祟惿眢w內(nèi)特定物質(zhì)，人類未來也許能像鴿子一樣感應(yīng)地磁場，具備導(dǎo)航的能力，并預(yù)測地震、海嘯等自然災(zāi)害。

　　策劃：趙潔

　　采寫：黃嵐

　　圖片：Gettyimages

　　許多動(dòng)物能感知磁場

　　你是否曾經(jīng)好奇：為什么那些進(jìn)行大遷徙的動(dòng)物，無論是鳥類、魚類，還是哺乳動(dòng)物，從來不會(huì)在漫長的旅途中迷路？事實(shí)上，許多不同的動(dòng)物都具有磁力感――能夠感知地磁場的方向和強(qiáng)度的能力，這能幫助它們探測遷徙的路線。譬如說幼年海龜，就能憑借對地磁場的判斷往返于整個(gè)大西洋。

　　畢業(yè)于瑞士伯爾尼大學(xué)生態(tài)和進(jìn)化研究所的劉陽博士一直以鳥類為研究對象，他在接受本報(bào)專訪時(shí)表示：“大自然中的生物都生活在地磁場中，它們進(jìn)化出利用地磁來辨別方向的能力，特別是對于那些需要長途遷徙的動(dòng)物�？茖W(xué)家也提出了生物界‘磁場定位與導(dǎo)航’的假說，并且利用實(shí)驗(yàn)證明了某些種類的動(dòng)物的導(dǎo)航能力確實(shí)跟地磁場有關(guān)�！彼榻B，這在鳥類里就有不少著名的例子，比如鴨雁類、家燕、雨燕、北極燕鷗等。他相信鳥類與爬行類、獸類由于在進(jìn)化上具有親緣關(guān)系，所以可以預(yù)期它們在磁場定位的機(jī)制可能類似。

　　鴿子會(huì)認(rèn)路

　　或因?yàn)榫奘杉?xì)胞

　　地磁場對于人類來說充滿了神秘的色彩。劉陽博士認(rèn)為，長期以來，鳥類如何準(zhǔn)確地導(dǎo)航是人類一直想要解決的問題，而生物界“磁場導(dǎo)航”的假說，仍然存在爭議――動(dòng)物體內(nèi)是否具有天然的“磁場受體”，來充當(dāng)指南針的角色呢？

　　最近，奧地利維也納研究所分子病理學(xué)的專家有新發(fā)現(xiàn)。研究者Keays表示：“鳥類和其他很多種群都可以探測到地磁場，因此它們必須有一些細(xì)胞可以提供這種能力，我們現(xiàn)在有希望可以找到那些細(xì)胞�！彼麄兊难芯堪l(fā)現(xiàn)，鴿子體內(nèi)的巨噬細(xì)胞在起“導(dǎo)航”的作用，這是一種可以保護(hù)鳥類免受感染、與腦部沒有任何關(guān)系的白血細(xì)胞，不僅僅在鴿子的嘴上能找到。

　　劉陽博士覺得“巨噬細(xì)胞效應(yīng)”的提出很有新意。“Keays的研究發(fā)現(xiàn)，鴿子嘴上的‘磁場受體’并不是什么特殊的細(xì)胞，就是大家都知道的免疫系統(tǒng)中的‘巨噬細(xì)胞’，這種細(xì)胞在身體其他組織中也有分布。這樣出乎意料的發(fā)現(xiàn)，顛覆了之前一些重要的結(jié)論，引起學(xué)術(shù)界的熱烈討論�！彼J(rèn)為，細(xì)究起來，這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是根據(jù)鳥喙上特定部位細(xì)胞的分布和富集程度而得出的結(jié)論，他們的研究并不能說明之前發(fā)現(xiàn)的那些細(xì)胞在導(dǎo)航上就不起作用，更重要的是他們還未能解釋巨噬細(xì)胞在鳥類導(dǎo)航中的機(jī)理，這也是他們最受同行質(zhì)疑的地方。劉陽博士相信，研究者Keays領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)接下來應(yīng)該會(huì)繼續(xù)深入研究這個(gè)問題，我們不妨拭目以待。

　　特定蛋白使鳥類能導(dǎo)航

　　“我們知道相互吸引的原理，在這個(gè)假說的框架之下，我們很自然地聯(lián)想到，這個(gè)受體應(yīng)該跟鐵元素有關(guān)�！眲㈥柌┦空f，“除了充當(dāng)著‘磁場受體’角色的含鐵粒子之外，有研究者還發(fā)現(xiàn)，鳥類的眼中存在著一種叫cryptochrome的蛋白，當(dāng)這種蛋白受到光線的激發(fā)后會(huì)產(chǎn)生極性，對磁場敏感，通過神經(jīng)簇傳導(dǎo)到大腦中來辨別方位。”

　　他認(rèn)為，cryptochrome蛋白不僅在鳥類里有，在人類等哺乳動(dòng)物中也存在。在人體里，這類蛋白和我們的生物鐘有關(guān)。因此，揭開“磁場受體”奧秘的第一步，可以從cryptochrome蛋白入手，了解編碼這個(gè)蛋白的基因在不同類群的物種里面的進(jìn)化，比如序列差異、表達(dá)的差異、進(jìn)化關(guān)系等等。

　　劉陽博士舉例說，地標(biāo)如果消失了，在沒有太陽的時(shí)候，鳥類依然可以找到自己的“家”，但是如果改變了磁力線，或者對磁場進(jìn)行干擾，鳥類就會(huì)出現(xiàn)定位錯(cuò)誤。這說明了“磁場定位”是最重要的定位機(jī)理。

　　改變身體某種物質(zhì)

　　人類或許也能感應(yīng)磁場

　　研究者Keays提出，若是找到了鴿子的磁場受體，不單會(huì)解開關(guān)于磁場之說的謎團(tuán)，還可以用作醫(yī)用。對此，劉陽博士認(rèn)為，如果能夠清楚地了解“鴿子歸家”的機(jī)理，會(huì)對我們認(rèn)識(shí)自然界動(dòng)物如何利用地磁來進(jìn)行精確定位有突破性貢獻(xiàn)，特別是如果我們能找到這個(gè)現(xiàn)象的分子機(jī)制――即我們了解到是哪些蛋白質(zhì)在起作用，這些受體蛋白是如何進(jìn)行信息傳遞的，編碼這些受體蛋白的基因的序列是如何的，在不同生物中的變異又是怎么樣的。但要解釋清楚這些問題需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)論證。

　　“距離我們能夠利用這些受體蛋白，在人類身上應(yīng)用的那一天或許還有些遙遠(yuǎn)。而有實(shí)驗(yàn)證明，人類的cryptochrome蛋白可能使人類具有一定的感知地磁場的能力。我也在考慮，為什么有的人方向感極強(qiáng)，有的人卻是‘路癡’？或許跟cryptochrome蛋白有關(guān)。”他說，“假設(shè)我們能提高cryptochrome蛋白或者其他相關(guān)蛋白在人類體內(nèi)的表達(dá)，也許人類可以像鳥類那樣，依靠自身的能力，而非地圖或者工具找到目標(biāo)地點(diǎn)。但是為什么人類這方面的能力不如家鴿等動(dòng)物呢？在漫長的進(jìn)化過程中又發(fā)生了什么呢？這些問題或許是我們在應(yīng)用之前需要先解決的。”

　　人體若能感應(yīng)磁場，

　　或能預(yù)測地震、海嘯

　　地球的磁場很不穩(wěn)定，每隔幾百萬年左右，它就會(huì)反轉(zhuǎn)，也會(huì)晃動(dòng)�！凹偈谷祟愑辛烁袘�(yīng)地磁場的能力，應(yīng)該能夠精確地感知磁場在時(shí)空上的巨大改變。更為重要的是如果我們可以找出磁場改變的深層次原因，因?yàn)樗鼈兓蛟S預(yù)兆著地震、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害，還有太陽風(fēng)暴等天體的活動(dòng)�！眲㈥栒f，“試想鳥類那么小的體形，能夠進(jìn)化出十分精確巧妙的導(dǎo)航結(jié)構(gòu)和機(jī)制，我們可以預(yù)期這種系統(tǒng)要比人類利用磁鐵作為指南針更為經(jīng)濟(jì)，比發(fā)射衛(wèi)星到太空建構(gòu)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)要更加經(jīng)濟(jì)。我們一旦全面掌握了動(dòng)物導(dǎo)航的機(jī)制，就極有機(jī)會(huì)模擬這種機(jī)制，制造出‘生物磁極導(dǎo)航系統(tǒng)’。這種傳感器也許會(huì)比現(xiàn)在使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更加精確，而且不會(huì)受地形、氣候等因素的影響。我想這個(gè)創(chuàng)新如果可以實(shí)現(xiàn)，將具有里程碑式的意義�！�

　　四種推測

　　關(guān)于鴿子“導(dǎo)航能力”的成因，除了“地磁場說”這一理論之外，還有以下幾種“著名”推測，劉陽博士逐一進(jìn)行了分析。

　　推測1：使用地標(biāo)來導(dǎo)航

　　當(dāng)飛短途或者熟悉的長途時(shí)，家鴿會(huì)使用地標(biāo)，這通常包括道路。

　　分析：很多鳥類在遷徙過程中會(huì)利用地標(biāo)來進(jìn)行導(dǎo)航。這很容易理解，因?yàn)檫@些天然“指示物”方便鳥類辨別方向，并形成固定的遷徙路徑。

　　推測2：利用生物鐘導(dǎo)航

　　鴿子會(huì)比照它們的生物鐘來判斷太陽的位置，也會(huì)運(yùn)用星星和月亮來認(rèn)路。甚至在天空陰沉?xí)r，它們?nèi)匀荒苷业交丶业穆贰?/span>

　　分析：不同種類的動(dòng)物可能不一樣。因?yàn)轼澴拥萨B類是白天飛行，鴨雁類、鸻鷸類也是白天遷徙的，但是很多雀型目的鳥類在夜間遷徙，它們顯然就無法利用星辰和月亮來定位。

　　推測3：根據(jù)氣味導(dǎo)航

　　家鴿被認(rèn)為有一種“嗅著氣味回家”的能力，不過這不適用于離家較遠(yuǎn)的距離。不同的認(rèn)路回巢的方法，其運(yùn)用程度有差異，這取決于鴿子的種類。

　　分析：這種機(jī)制在鳥類中應(yīng)該不是很普遍，因?yàn)槌藰O個(gè)別鳥類類群之外，鳥類的嗅覺并不十分發(fā)達(dá)。

　　推測4：光化學(xué)羅盤導(dǎo)航

　　鳥的眼睛里包含一種能接收光線的特別粒子，它能與大腦中的視覺中心相聯(lián)系。就像指南針依靠其中一根細(xì)小的磁鐵來“指南”，鳥兒的眼睛也有指南針般的作用。

　　分析：這就是前面提到的cryptochrome蛋白，是較新的一個(gè)研究成果。需要強(qiáng)調(diào)的是，這些不同的導(dǎo)航機(jī)理可能同時(shí)被動(dòng)物運(yùn)用，當(dāng)然它們的重要性是不同的。