当它第一次被提出时,动物可以探测地球磁场的观点被嘲笑,但我们现在知道,从鸟类和鲸鱼到蝴蝶、蠕虫和狼,所有生物都本能地知道北方在哪里,这要归功于与生俱来的磁感。 狗还能如何找到自己的首选南北大便轴?
科学家们无法弄清楚的是他们是如何做到这一点的。 现在,中国的一个研究小组首次发现了微小的蛋白质团块,它们似乎像指南针一样与地球的地磁场线对齐,人们认为它们可以影响神经系统,帮助动物在周围环境中导航。
到目前为止,用于解释动物磁感的两个最流行的假设是隐花色素- 对磁场做出反应的蛋白质,被认为在维持植物和动物的昼夜节律中发挥作用 - 以及铁结合磁铁矿晶体,存在于各种器官中,当暴露于磁场时会被磁化。
虽然很有希望,但这两种选择本身都没有足够的说服力来完全解释这种现象,而且科学家们无法弄清楚这两者是如何联系起来的。 因此,北京大学的一个团队决定研究果蝇基因组中的隐花色素,看看它们是否缺少某些东西。
果然,他们发现了一种名为 MagR 的铁结合蛋白,它与隐花色素形成杆状团块。 人们认为,这种 MagR-隐花色素簇的功能就像一个指南针,对磁场的变化做出反应并向附近的细胞发出信号,这反过来又促使神经系统向身体提供有关其所在位置的线索。
首席研究员谢灿表示:“纳米级生物罗盘倾向于沿着地磁场线对齐,并从地磁场中获取导航线索。”告诉伊恩·样本守护者。 “我们建议,这种排列中的任何干扰都可以被连接的细胞机器捕获,这会将信息传递到下游神经系统,形成动物的磁感。”
这些蛋白质簇不仅存在于果蝇中,研究小组也在鸽子和帝王蝶中发现了它们,当分离时,它们的行为非常非常奇怪。 “在实验室中,蛋白质响应磁场而迅速排列。它们的磁性非常强,以至于它们会飞起来并粘在研究人员的工具上,其中含有铁。因此,团队不得不使用由塑料制成的定制工具, ”新科学家报告。
有趣的是,进一步的研究发现,这些蛋白质结构也可以在鼹鼠、小须鲸甚至人类细胞中形成,这提供了我们可能拥有与其他动物相同的先天磁感的可能性,但也许我们只是不那么像适应它们本来的样子。
“人类的方向感很复杂,”谢告诉守护者。 “然而,我相信磁感在解释为什么有些人具有良好的方向感方面发挥着关键作用。”
这仍然只是一个假设——谢和他的团队尚未弄清楚这些簇如何与身体的其他部分进行通信以影响动物的行为,但这是迄今为止我们得到的最好的假设。 下一步将是观察当编码 MagR 的基因被去除时动物的行为如何,这将证明这些簇是否确实参与了该机制。 如果确实如此,并且我们可以观察到它们在人类身上发挥作用,那将是令人兴奋的。
该研究发表于自然材料。