鸟类可以看到地球的磁场,现在我们知道这是怎么回事了

鸟类如何航行的奥秘最终可能得到解答:不是它们喙上的铁提供了磁性罗盘,而是它们眼睛里的一种蛋白质让它们“看到”地球的磁场。

这些发现来自两篇论文——一篇研究知更鸟,另一篇研究斑马雀。

这种奇特的眼睛蛋白质被称为Cry4,它是隐色素(隐色素是一种对蓝光敏感的感光细胞)一类蛋白质的一部分,在动植物中都有发现。这些蛋白质在调节昼夜节律方面起着作用。

鸟类可以看到地球的磁场,现在我们知道这是怎么回事了-有意思吧

近年来也有证据表明,鸟类眼睛里的隐色素负责通过探测磁场来定位自己的能力,这种感觉被称为磁感受。

我们知道鸟类只有在特定波长的光存在的情况下才能感知磁场——具体来说,研究表明鸟类的磁感似乎依赖于蓝光。

这似乎证实了这种机制是一种基于隐色素的视觉机制,这种机制可能由于量子相干性而能够探测到场。

为了找到这些隐色素的更多线索,两组生物学家开始工作。瑞典隆德大学的研究人员研究了斑马雀,德国奥尔登堡卡尔冯奥西茨基大学的研究人员研究了欧洲知更鸟。

伦德团队测量了三种隐色素Cry1、Cry2和Cry4在斑马雀的大脑、肌肉和眼睛中的基因表达。他们的假设是,与磁感受相关的隐色素在昼夜节律中应该保持恒定的接收。

他们发现,正如昼夜节律时钟基因所预期的那样,Cry1和Cry2每天都在波动,但Cry4在恒定的水平上表达,因此极有可能是磁感受的候选基因。

这一发现得到了罗宾研究的支持,他们发现了同样的事情。

“我们还发现,Cry1a、Cry1b和Cry2 mRNA显示出强大的昼夜节律振荡模式,而Cry4只显示出微弱的昼夜节律振荡,”研究人员写道。

但他们也有一些有趣的发现。首先,Cry4聚集在视网膜的一个接收大量光的区域——这对于依赖光的磁感受是有意义的。

另一种解释是,欧洲知更鸟在迁徙季节比非迁徙鸡的Cry4表达增加。

这两组研究人员都警告说,在宣布Cry4是负责磁感受的蛋白之前,还需要进行更多的研究。

证据是有力的,但不是绝对的,Cry1和Cry2也与磁感受有关,前者在花园莺身上,后者在果蝇身上。

观察没有功能Cry4的鸟类可以帮助确定它似乎在扮演什么角色,而需要进行其他研究来确定Cry1的角色。

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那么鸟到底看到了什么呢?嗯,我们永远不可能通过另一个物种的眼睛知道这个世界是什么样子的,但是我们可以做出一个非常有力的猜测。

伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的理论与计算生物物理学研究小组(theory and computing Biophysics group)的研究人员克劳斯•舒尔滕(Klaus Schulten)于1978年首次预言了磁性感受器隐色素(cryptochromes),该小组的研究人员表示,这种隐色素可以在鸟的视野上提供磁场“过滤器”——就像上图所示那样。

斑马雀的研究发表在《皇家学会界面杂志》上,知更鸟的研究发表在《当代生物学》上。

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