鳥(niǎo)類(lèi)的第六感

鳥(niǎo)類(lèi)能感應(yīng)到地球的磁場(chǎng)，這種神奇的能力可以幫助它們?cè)陲w行中導(dǎo)航，準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行跨越數(shù)萬(wàn)公里的遷徙，從陌生的地方飛回熟悉的“家鄉(xiāng)”。

地球磁場(chǎng)示意圖，上方為地球的北極，下方為地球的南極（可見(jiàn)磁極與南北極相反）

幾十年來(lái)，研究人員認(rèn)為，鳥(niǎo)類(lèi)的喙富集鐵細(xì)胞以作為磁場(chǎng)導(dǎo)航時(shí)的“羅盤(pán)”。但近年來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的證據(jù)表明，鳥(niǎo)類(lèi)眼睛中的某些蛋白可能使它們能夠看到磁場(chǎng)。

如今，科學(xué)家們已經(jīng)確定了這種“第六感”背后可能存在的蛋白?！皟身?xiàng)新研究——一項(xiàng)研究的是2018年3月28日發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)：界面雜志》（Journal of the Royal Society Interface）上的斑胸草雀（Taeniopygia guttata），另一項(xiàng)研究是在2018年1月22日發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）上的歐亞鴝（Erithacus rubecula）的研究——它們都是在視網(wǎng)膜上發(fā)現(xiàn)的一種感光蛋白——Cry4。如果研究人員的發(fā)現(xiàn)無(wú)誤，那么這將是第一次在動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)一種負(fù)責(zé)檢測(cè)磁場(chǎng)的特定分子。

右側(cè)黑頂林鶯（Sylvia atricapilla）說(shuō)：“我能看到你眼睛里隱花色素蛋白含量的增加，所以，你又要去旅行了是么？”。

“這是一個(gè)令人興奮的進(jìn)展——我們需要更多類(lèi)似這樣的研究，”牛津大學(xué)的化學(xué)家彼得·霍爾（Peter Hore）說(shuō)，他研究過(guò)鳥(niǎo)類(lèi)導(dǎo)航的化學(xué)反應(yīng)。

Cry4是一類(lèi)叫做隱花色素蛋白中的一種，被認(rèn)為與感應(yīng)晝夜節(jié)律，或生物的睡眠周期有關(guān)。但是來(lái)自量子力學(xué)的證據(jù)顯示，這些蛋白中至少有一部分被認(rèn)為對(duì)地球磁場(chǎng)有反應(yīng)。瑞典隆德大學(xué)（University of Lund）的生物學(xué)家阿迪克斯·平森·羅德里格斯（Atticus Pinzon-Rodriguez）參與了斑尾草雀的研究，他說(shuō)，這種蛋白的量子相互作用可以幫助鳥(niǎo)類(lèi)感知這一領(lǐng)域。

左側(cè)的斑胸草雀說(shuō)：“你遲到了！這次你的借口又是什么？”，右側(cè)的斑胸草雀回答：“抱歉啊，我的磁感羅盤(pán)在夜晚出了故障”。

為了弄清楚Cry1、Cry2和Cry4，這三種隱花色素蛋白中哪一種是主要指引鳥(niǎo)類(lèi)遷徙的蛋白，平森·羅德里格斯和他的同事們研究了39只斑胸草雀的視網(wǎng)膜、肌肉和大腦。

該研究小組發(fā)現(xiàn)，盡管Cry1和Cry2的表達(dá)水平在一天中出現(xiàn)了一種有節(jié)律的上調(diào)和下調(diào)的模式，但Cry4的表達(dá)水平仍然保持不變，這表明該蛋白正在穩(wěn)定地生成。

“從這個(gè)演技的結(jié)果中，我們推導(dǎo)出鳥(niǎo)類(lèi)在白天或晚上的任何時(shí)候都使用磁場(chǎng)的羅盤(pán)，”隆德大學(xué)生物學(xué)家雷切爾·穆衡（Rachel Muheim）說(shuō)，他是斑尾草雀研究的合著者。

第六感在歐亞鴝的長(zhǎng)距離遷徙過(guò)程中，蛋白質(zhì)Cry4的產(chǎn)生增加，這可能會(huì)促進(jìn)鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)地球磁場(chǎng)的感知。照片來(lái)源： HENRIK MOURITSEN

歐亞鴝在一天24小時(shí)的周期中也顯示出恒定的Cry4表達(dá)水平，在它們季節(jié)性的遷移中也有更高的水平。研究人員在研究中發(fā)現(xiàn)，在歐亞鴝視網(wǎng)膜的一個(gè)區(qū)域中，Cry4能接收到大量的光，這一位置可以幫助它進(jìn)行飛行導(dǎo)航。

“我們有很多相關(guān)性證據(jù)，但Cry4蛋白的直接作用并沒(méi)有得到完全證實(shí)，”德國(guó)奧爾登堡（Oldenburg）生物與環(huán)境科學(xué)研究所的動(dòng)物導(dǎo)航專(zhuān)家亨利克·莫里特森（Henrik Mouritsen）說(shuō)，他參與了歐亞鴝的研究。更確切的直接證據(jù)就是需要觀察在敲除Cry4蛋白基因后，會(huì)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的去導(dǎo)航造成怎樣的影響，看看是否有其他的機(jī)制幫助它們能夠在遷徙中不迷失方向。

研究表明，在隱花色素蛋白中，其單重和三重產(chǎn)物之間的比值可以由地球的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)。

而關(guān)于磁場(chǎng)和隱花色素蛋白之間的相互作用（如上圖），一些物理學(xué)家試圖用“量子糾纏”的理論去解釋。“量子糾纏”是玻爾德量子理論的一個(gè)推論。

盡管如此，現(xiàn)階段的這些理論和發(fā)現(xiàn)似乎仍然不能最終揭示鳥(niǎo)類(lèi)遷徙和定位的復(fù)雜機(jī)制。正如化學(xué)家霍爾說(shuō)，或許真相只有鳥(niǎo)類(lèi)自己知道。