鸟类如何导航背后的谜团可能最终会得到解决:不是它们喙中的铁提供磁罗盘,而是它们眼睛中的蛋白质让它们“看到”地球的磁场。
这些发现来自两篇论文——一篇研究知更鸟,另一篇研究斑胸草雀。
这种奇特的眼睛蛋白被称为 Cry4,它是一类被称为隐花色素的蛋白质的一部分,隐花色素是对蓝光敏感的光感受器,在植物和动物中都存在。 这些蛋白质发挥作用调节昼夜节律。
近年来还有证据表明,在鸟类中,它们眼睛中的隐花色素负责它们通过检测磁场来定位自己的能力,这种感觉称为磁感受。
我们知道鸟类可以只感应磁场如果某些波长的光可用 - 具体来说,研究表明鸟类的磁感受似乎依赖蓝光。
这似乎证实了该机制是一种基于隐花色素的视觉机制,它可能能够检测到这些字段,因为量子相干性。
为了寻找有关这些隐花色素的更多线索,两个生物学家小组开始工作。 瑞典隆德大学的研究人员研究了斑胸草雀,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。
隆德团队测量了斑胸草雀大脑、肌肉和眼睛中三种隐花色素 Cry1、Cry2 和 Cry4 的基因表达。 他们的假设是,与磁接收相关的隐花色素应该在昼夜节律中保持持续的接收。
他们发现,正如生物钟基因所预期的那样,Cry1 和 Cry2 每天都会波动,但 Cry4 的表达水平恒定,这使其成为磁感受的最有可能的候选者。
这一发现得到了知更鸟研究的支持,该研究也发现了同样的结果。
“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 仅显示出微弱的昼夜节律振荡,”研究人员写道。
但他们还得出了一些其他有趣的发现。 首先,Cry4 聚集在视网膜上接收大量光线的区域,这对于光依赖性磁感受是有意义的。
另一个是,与非迁徙鸡相比,欧洲知更鸟在迁徙季节的 Cry4 表达增加。
两组研究人员都警告说,在 Cry4 被宣布为负责磁感受的蛋白质之前,还需要进行更多的研究。
证据很充分,但还不是决定性的,Cry1 和 Cry2 也与磁感受有关,前者在花园莺后者在果蝇。
观察带有非功能性 Cry4 的鸟类可能有助于确认它所发挥的作用,而需要其他研究来确定 Cry1 的作用。
这就是鸟类看到磁场的方式。 (理论与计算生物物理学/UofI)
那么鸟到底看到了什么? 好吧,我们永远无法知道另一个物种眼中的世界是什么样子,但我们可以做出非常有力的猜测。
据研究人员称伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校理论与计算生物物理学小组的研究员 Klaus Schulten1978年首次预测磁感受隐花色素,他们可以在鸟的视野上提供一个磁场“过滤器”——就像上图一样。
斑胸草雀的研究发表在英国皇家学会杂志界面,知更鸟研究发表于现代生物学。
H T 科学新闻。
本文的一个版本最初发布于 2018 年 4 月。