前沿产经网 深度研究产业经济

鸽子是怎样找到回家的路的?

信鸽以其寻找回家之路的神奇能力而闻名——在复杂多变的环境中航行。事实上,它们在这方面做得非常好,2000多年前就被用作安全通信的来源。

据报道,朱利叶斯·凯撒通过鸽子将他征服高卢的消息传回罗马,拿破仑·波拿巴在1815年滑铁卢战役中被英国击败后也是如此。

我们知道鸽子使用视觉线索,可以根据已知的旅行路线上的地标导航。我们还知道,它们有一种称为“磁接收”的磁感,可以利用地球磁场导航。

但我们不知道它们(和其他物种)是如何做到这一点的。在今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中,我的同事和我测试了一种理论,该理论试图将信鸽的磁感应与它们内耳中发现的富含铁物质的小块联系起来。

通过使用一种新型的磁性显微镜,我们证实了事实并非如此。但这项技术为我们研究其他几种物种的这种现象打开了大门。

当前的假设

科学家们花了几十年时间探索磁感应的可能机制。目前有两种主流理论。

第一种是基于愿景的“自由基对”模型。信鸽和其他候鸟的眼睛视网膜中有一种叫做“隐色素”的蛋白质。这些产生的电信号随局部磁场的强度而变化。

这可能使鸟类“看到”地球磁场,尽管科学家们尚未证实这一理论。

关于信鸽如何导航的第二个建议是基于信鸽体内的磁性物质块,这可能为信鸽提供一个基于磁粉的方向罗盘。

我们知道磁性粒子是在自然界中发现的,在一组被称为趋磁细菌的细菌中。这些细菌产生磁性粒子并沿着地球的磁力线定向。

科学家们现在正在一系列物种中寻找磁性粒子。十多年前,在信鸽的上喙中发现了潜在的候选者,但随后的研究表明,这些颗粒与铁的储存有关,而不是磁感应。

鸽子耳朵里的一瞥

新的研究目前正在鸽子的内耳进行,2013年首次发现了被称为“角质体”的铁颗粒。

单一的表皮小体位于鸽子内耳的不同区域,在那里存在其他已知的感觉系统(如飞行中的听觉和平衡)。理论上,如果鸽子身上有一个磁感应系统,它应该靠近其他感觉系统。

但要确定铁表皮小体是否可以作为鸽子的磁受体,科学家需要确定它们的磁性。这不是什么了不起的壮举,因为角质体比一粒沙子小1000倍。

更重要的是,它们只在内耳内30%的毛细胞中被发现,这使得它们难以识别和表征。

为了解决这个问题,我们在墨尔本大学的小组,与来自维也纳分子病理学会和波恩Max普朗克学会的同事一起,转向一种新的成像技术来探索鸽内耳中的铁小体的磁特性。

我们开发了一种磁性显微镜,它使用基于钻石的传感器来观察微小磁性粒子发出的精细磁场。

反驳理论

我们仔细研究了直接放置在钻石传感器上的鸽子内耳的薄片。通过对组织施加不同强度的磁场,我们能够测量单个表皮小体的磁化率。

我们的研究结果表明,表皮小体的磁性不够强,不足以作为基于磁性粒子的磁受体。事实上,这些粒子的强度需要达到10万倍,才能激活鸽子磁感应所需的感觉通路。

然而,尽管对这种难以捉摸的磁受体的研究很快就要完成,但我们对这种磁显微镜技术的潜力感到非常兴奋。

我们希望利用它研究多种物种的磁性候选物,包括啮齿动物、鱼类和海龟。通过这样做,我们不仅可以关注角质体,还可以关注一系列其他潜在的磁性粒子。

大卫·辛普森接受澳大利亚研究委员会的资助。

相关链接:

研究人员发现氢键在线粒体疾病突变中起着重要作用

食品科学与细胞科学相结合,旨在解释无膜细胞室的内部工作原理

采矿废物可以用作廉价氢燃料生产的原料

珊瑚低温保存繁殖是生存的关键

SARS-CoV-2的3D分析揭示了病毒策略的线索

顶骨的大小影响现代人的面部方向

AMD的下一代Navi 33 GPU可能会让一些玩家失望

细胞“地震”可能有助于细胞对外界作出反应

成像技术揭示氧化钒的应变和缺陷

版权说明:文章均为账号作者发布,不代表本网站观点与立场,如有侵权请联系我们删除