德国研究：鸽子利用肝脏中的“磁场传感器”导航
德国研究发现，鸽子肝脏中的巨噬细胞通过积累铁元素感应地球磁场，充当导航传感器。去除这些细胞后，鸽子在阴天失去方向感。该机制首次为动物磁感知提供了确凿证据，磁信号通过肝脏神经纤维传递至大脑。
鸽子飞越几百公里还能准确找到回家的路，这种本领究竟从何而来？长期以来，科学家们对此提出了各种猜测，但始终未能找到确凿的答案。最近，德国波恩大学和马克斯·普朗克科学促进学会等机构的研究人员，在美国《科学》期刊上发表了一篇论文，给出了一个出人意料的解释：答案可能不在鸽子的眼睛或大脑里，而是藏在它们的肝脏中。
具体来说，鸽子肝脏内有一种名为“巨噬细胞”的免疫细胞，负责分解衰老的红细胞。在这个过程中，它们会积累铁元素，进而获得感应地球磁场的能力。如果把这些细胞去除掉，鸽子就很难再顺利导航归巢。“研究结果揭示了一种此前不为人知的动物磁感知机制：免疫细胞充当磁场传感器，这令我们很惊讶。”波恩大学分子医学与实验免疫学研究所所长、共同作者克里斯蒂安·库尔茨教授如是说。另一位共同作者、马克斯·普朗克动物行为研究所的马丁·威克尔斯基教授则指出：“鸟类导航中任何看似‘直觉’的反应，实际上都有其物理学和生物学基础。”
在此之前，科学界已经知道候鸟和信鸽在一定程度上依赖地球磁场来导航，但背后的深层原理始终是生物学领域的未解之谜。有人猜测，鸟类可能通过眼睛中的感光分子“看见”磁场，或者利用喙部微小的磁铁矿颗粒来探测磁场。但这些理论都缺乏有力的证据支持。
这项新研究提出了一种截然不同的磁感知机制，并通过实验室测试和行为实验相结合的思路进行了验证。为了确定感应磁场的细胞到底藏在鸽子体内的哪个位置，研究人员运用“磁性细胞分离”等技术，对眼睛、喙、大脑、肝脏、脾脏等多个可能参与磁感知的器官进行了全面检测。结果发现，在所有被检测的鸽子组织中，肝脏的铁浓度最高。“细胞中的铁能够结晶，使细胞具备磁性并对磁场产生反应。我们在肝脏组织中发现了迄今最强的磁响应。”德国杜伊斯堡-埃森大学的乌尔夫·维德瓦尔德表示。进一步的分析锁定，正是肝脏中的巨噬细胞承担了这一职责。
为了检验肝脏巨噬细胞是否真的在导航中发挥作用，研究团队对信鸽展开了实地测试。这些鸽子经过训练，能从20多公里外返回位于德国康斯坦茨的马克斯·普朗克动物行为研究所的鸟舍。当通过人为手段去除巨噬细胞后，鸽子在太阳被云层遮挡的阴天里立刻失去了方向感。然而，一旦太阳重新出现在天空，它们又成功导航归巢——显然是利用了太阳方位线索。这些结果共同说明，鸽子既能利用太阳定向，也能依靠磁感知机制进行导航，两者互为补充。
在获得巨噬细胞影响导航行为的证据后，研究人员接着探究了肝脏中的磁信号是如何传递给大脑的。电子显微镜显示，肝脏中富含铁的巨噬细胞紧挨着神经纤维，这意味着存在一条将磁信息从肝脏传递到鸽子大脑的物理通路。研究人员总结道：“这些发现首次为鸽子体内导航系统的底层原理提供了确凿证据：地球磁场被巨噬细胞感知，再将信号传递到大脑以引导鸽子飞行。”
这项研究巧妙地将铁代谢、免疫与神经信号传导等已知生物过程串联起来，为解开动物导航之谜提供了全新线索。“动物导航是自然界中最令人着迷的现象之一，”威克尔斯基表示，“如果免疫细胞是信鸽感知方向过程的一部分，那么这将从根本上改变我们对生物导航的认知。”
当然，许多问题仍然悬而未决，尤其是鸽子的大脑究竟如何处理来自这些免疫细胞的信号。此外，这些发现可能也对其他动物——比如鲨鱼等无需光线导航的物种——具有启示意义。甚至人类自身，或许也在以某种尚未理解的方式对磁场作出反应。
来源：环球时报（王会聪译）
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