信鴿為何認(rèn)路有了一個新解釋

原文標(biāo)題：冷知識|信鴿為什么認(rèn)路？最新研究說人家有“生物指南針”

澎湃新聞 吳躍偉 龍慧

微弱的地球磁場，加上指南針，人類就可以在茫茫沙漠或森林中確定行進(jìn)的方向。信鴿等鳥類，也可以把不同地理位置的磁場信息當(dāng)做“路標(biāo)”，根據(jù)它們細(xì)微差別，往返飛行，精確得像是揣著一個指南針。

人們在帝王蝶、龍蝦和海龜?shù)壬锷砩弦灿^察到類似用地球磁場導(dǎo)航的現(xiàn)象，但一直不清楚其原理是什么。

北京時間11月17日凌晨，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然•材料》（Nature Materials）在線發(fā)表了一項(xiàng)研究成果顯示，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了生物體內(nèi)的“指南針”。

這是首個在分子尺度就表現(xiàn)出磁鐵特性的蛋白復(fù)合體，它既能夠吸引鐵，也能在磁場的作用下轉(zhuǎn)動。

該論文標(biāo)題為《一個磁性蛋白生物指南針》（A magnetic protein biocompass），北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員謝燦是該論文的通訊作者。

11月16日，謝燦告訴澎湃新聞，剛剛發(fā)表的研究回答的問題是“生物如何感應(yīng)到磁場的”，他們發(fā)現(xiàn)了生物感應(yīng)磁場的蛋白質(zhì)分子。

1995年，植物中的感光蛋白光受體CRY1（cryptochrome 1)被發(fā)現(xiàn)，后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，CRY還能夠感應(yīng)磁場，是人類所知的生物體內(nèi)第一個磁感應(yīng)分子，該蛋白也存在于鳥類和人類視網(wǎng)膜中。但鳥類從感應(yīng)磁場到定位或?qū)Ш降倪^程，仍是未解之謎。CRY如何在生物體內(nèi)工作也不為人類所知。

謝燦帶領(lǐng)的研究人員對果蠅的12536個基因篩選后，發(fā)現(xiàn)了唯一一個與CRY相結(jié)合的磁感應(yīng)受體蛋白，被命名為MagR。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MagR才是真正感應(yīng)磁場的生物分子，CRY只能感光，因?yàn)槎呓Y(jié)合，人們此前被其復(fù)合物又感光又感磁的特性“蒙騙”了。

研究人員發(fā)現(xiàn)，MagR與CRY在信鴿的視網(wǎng)膜中共定位，幾乎出現(xiàn)在同一位置。它們似乎相互配合，形成一個分子機(jī)器，在陽光或月光等光線的刺激下，地球磁場信號被細(xì)胞捕捉到，并轉(zhuǎn)化成電信號，該電信號經(jīng)神經(jīng)細(xì)胞傳遞到信鴿的大腦中，然后做出決策。謝燦表示，這只是動物磁感應(yīng)的“生物指南針”模型，其真實(shí)性和細(xì)節(jié)有待進(jìn)一步研究。

研究人員進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在溶液中，MagR與CRY兩種蛋白的確會自發(fā)形成復(fù)合體，復(fù)合體又堆集成棒狀結(jié)構(gòu)，MagR位于軸心，CRY居外圍。

更令人驚奇的是，這樣一個棒狀結(jié)構(gòu)像一個真正磁鐵一樣，會吸在鐵珠上，也像一個真正的指南針一樣，會隨著外加磁場的變化而轉(zhuǎn)動，會在地球磁場的作用下，呈現(xiàn)有規(guī)則的排列。

研究人員在文章中稱，這是人類第一次發(fā)現(xiàn)具有這樣特性的生物磁性物質(zhì)。