在迁徙、归航或狩猎时探测地球磁场并将其用作地图的能力很可能是进化中最非凡的壮举之一,也是最神秘的壮举之一。
虽然这种强大的感觉在许多动物物种中都得到了很好的体现,包括鸟类、蝙蝠、啮齿动物和鱼类,但我们实际上仍然不知道这些生物是如何实现这一点的。
对奇努克鲑鱼的新见解(斑鳟)现在强化了这一假设,即该物种的幼鱼使用嵌入其组织中的微观磁感受器通过地球磁场进行导航。
至少,当它们在海洋中时似乎是这样做的。俄勒冈州立大学 (OSU) 的研究人员认为,一旦它们进入淡水溪流,它们可能会切换到不同的基于化学的系统。
“据我们所知,这些结果首次证明磁脉冲会影响鱼类的定向行为,”作者宣称。
当产卵的时候,奇努克鲑鱼因能够找到返回它们孵化的确切溪流而闻名,目前有两种主流理论解释其原因。
这些鱼可能通过磁力引起的化学反应来感知地球磁场,也可能是通过动物本身存在的磁感受器来感知地球磁场。它也可能是两者的混合物。
问题是,初级磁感受器非常难以找到。他们真的是小,可以稀疏并且几乎位于任何地方在动物体内,因此收集有关它们的明确证据非常具有挑战性。
我们现在真正能做的就是用磁场“脉冲”动物,看看它们是否有反应。
在俄勒冈州立大学的研究中,研究人员观察了受到磁脉冲影响的幼鲑鱼与没有受到磁脉冲影响的鲑鱼幼鱼相比会发生什么情况。
使用了两种不同的环境,一种模拟当地磁场,另一种模拟奇努克鲑鱼范围内的遥远海洋位置。
在之前的本地场景中,作者发现脉冲鱼和非脉冲鱼的行为几乎相同。但在更大的全球场景中,脉冲鱼并没有像其他鱼那样表现出随机方向。相反,他们的头彼此指向相似的方向。
“有趣的是,众所周知,鲑鱼既拥有磁性‘罗盘’,使它们能够利用地球磁场作为方向提示,还拥有磁性‘地图’,实际上使它们能够评估自己在海洋盆地内的位置,”研究作者解释。
“原则上,指南针、地图或两者的底层机制可能受到磁脉冲的影响。”
在这种情况下,作者认为这个潜在的指南针与磁铁矿晶体有关,过去与同一群鱼有关。
“我们的发现与磁感受器基于磁铁矿晶体的假设是一致的,”说俄勒冈州立大学渔业和野生动物生物学家大卫·诺克斯(David Noakes),尽管他仍然承认需要更多的研究来验证这一假设并揭示其真正的机制。
“我们正试图从最高信息点来弄清楚鲑鱼的生命周期——它们何时从淡水进入咸水,何时转身返回。”
如果结果正确,奇努克鲑鱼现在属于越来越多受磁脉冲影响的类群之一。但这实际上告诉我们什么?尽管有越来越多的证据,但初级磁感受器尚未被明确识别迄今为止在任何动物中。
虽然磁脉冲先前已被证明会影响多种陆地和水生动物的定向行为,包括啮齿动物、蝙蝠、鸟类,海龟,和龙虾,结果好坏参半且不清楚。
因此,作者认为他们在奇努克鲑鱼中的发现与磁铁矿假说是一致的。
“从大局来看,这些鲑鱼知道它们在哪里,它们应该在哪里,如何到达那里以及如何在需要时进行纠正,”说诺克斯。
“当它们在淡水中时,它们会在水的化学性质上留下印记。当它们遇到盐水时,它们会切换到地磁线索并锁定纬度和经度,知道它们需要返回这些坐标。 ”
该研究发表于实验生物学杂志。