在动物的很多感知才能中,最奥秘且最具争议的当属对磁场的感知。迁徙的鸣禽、海龟及其他生物好像可以探测到地球磁场,并使用其方向性来辅佐导航。5月28日发表于《科学》的一篇论文提醒了一个令人惊奇的机制——信鸽肝脏中富含铁的免疫细胞好像正是这些鸟类的“磁罗盘”功用的来历。
“这一概念几乎令人难以置信。”美国北卡罗来纳大学教堂山分校的生态学家Catherine Lohmann表明,“这的确是一个全新的方向,也对学术界长时刻争辩的问题给出了新颖见地。”
在参与一场科学会议时,听完德国马克斯普朗克动物行为研讨所的鸟类学家Martin Wikelski介绍磁场在动物导航中的效果后,德国波恩大学的免疫学家Christian Kurts说到,他发现从小鼠和人类脾脏中提取的巨噬细胞中含有细小的磁性铁颗粒——这些颗粒构成于巨噬细胞分化老旧红细胞并捕获其铁原子时。那么,相似的免疫细胞是否也在信鸽的导航中发挥着效果呢?
论文榜首作者、波恩大学的博士后研讨员Clivia Lisowski查看了鸽子的各种安排是否与小鼠免疫细胞具有相同的细小磁性颗粒。她和搭档本来预期会在脾脏中发现一个“热门”区域,由于在哺乳动物中,脾脏是巨噬细胞收回红细胞的首要场所。但是,高活络的磁力计显现,在所有测验的安排中,肝脏的信号最强——比仪器的背景噪声水平高出20倍以上。
对信鸽安排薄切片的染色证明,一种名为铁蛋白的铁化合物在肝脏巨噬细胞中含量丰厚,在脾脏中稀疏,而在喙部或大脑中则彻底缺失。经过电子显微镜的进一步调查还发现,许多信鸽的肝脏巨噬细胞紧邻神经元。在哺乳动物中,脾脏中的神经元可以与巨噬细胞进行通讯;而在哺乳动物和鸟类中,这些神经元也与中枢神经系统相连。
接下来,研讨人员经过一个简略试验,测验了这些富含铁的巨噬细胞是否充当了信鸽的“磁罗盘”。他们训练了34只具有十分超卓定向才能的信鸽,让它们沿着正东方向飞翔19公里。白日,信鸽使用太阳的方位来确认方向。但当阴云密布、阳光被彻底遮盖时,它们便依托本身的磁感应才能来确认方位。在博登湖邻近,研讨团队向18只鸽子打针了一种使巨噬细胞失活的药物,24小时后,趁着彤云蔽日将它们逐个放飞。这些鸽子身上都佩戴了全球定位系统(GPS)发射器,因而研讨团队可以实时追寻它们的行迹。
成果显现,这18只信鸽全都迷失了方向,直到天晴后才飞回家。相比之下,未打针药物的16只信鸽在放飞后立径自飞回了家。为了扫除药物导致鸟类迷失方向或发生其他副效果然后走失的或许,研讨人员在晴天放飞了被打针药物的信鸽,成果它们顺畅飞回了家。
“这是一项极端令人振奋的发现。”美国鲍林格林州立大学的神经行为学家Verner Bingman表明。不过,他以为这项研讨仅是“概念验证”,需要进一步深化探求。他期望看到的试验并非是使巨噬细胞失活,而是对肝脏宣布的磁信号进行操控。
瑞典隆德大学的动物生态学家Susanne ?kesson指出,关于肝脏在导航中的潜在效果仍存在若干疑问,比方巨噬细胞是如何将磁信息传递给邻近的神经元的。
Wikelski表明,假如铁蛋白机制得到证明,那么它“或许在蜜蜂、蝙蝠、鲸、鲨鱼等生物中都会存在”。但Lohmann仍持谨慎态度。“我以为时刻会证明这一理论是不是正确。”Lohmann说,“但这的确引人入胜。”
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