地球物種大進化？美科學家終於揭開謎團：鳥類能看到地磁場分布！

每逢季節交替之時，總會出現大規模野生鳥類遷徙的壯觀景象，而這些候鳥絕不會在漫長的路途中迷失方向，這種神奇的定嚮導航能力也成了科學界最複雜的難題之一。而科學家稱，目前有充足的證據證明鳥類可以通過視覺來感知地球的磁場規律。如果這一匪夷所思的觀點確鑿無疑，是否意味著一次地球物種的跨越式進化？

鳥類究竟能看到什麼？作為人類基本上永遠不可能真正知道，但這並不妨礙我們做出一些大膽的假設。來自美國伊利諾伊大學香檳分校的理論和計算生物物理學小組的研究人員曾於1978年首次預測了磁感受隱花色素的存在。這種能夠感受藍光（400nm左右）和近紫外光(330—390nm)的受體可以在鳥類的視野中形成一種磁場「過濾器」。

曾有猜想認為，鳥喙中的鐵元素為它們提供一個天然磁羅盤。不過近年來多有證據表明，鳥類可以通過眼中的隱花色素探測磁場進行定位，這種感覺被稱為磁感受。研究表明鳥類磁感受機制依賴於短波藍光，這恰恰印證證實了該機制是基於隱花色素的一種視覺機制，通過內在的量子相干性而捕獲到磁場的存在。

這一奇妙特異功能與鳥類眼中Cry 4這一蛋白密切相關。Cry 4是隱花色素蛋白質的一部分，是存在於植物和動物體內對藍光敏感的光感受器，在調節晝夜節律中發揮重要作用。

為了找到更多關於隱花色素的線索，兩組生物學家分別進行了研究。瑞典隆德大學的研究人員研究了斑馬雀，德國奧爾登堡大學的研究人員研究了歐洲知更鳥。隆德團隊在斑馬雀的大腦、肌肉和眼睛中測量了三種隱花色素Cry1、Cry2和Cry4的基因表達。他們假設與磁感受相關的隱花色素應在晝夜節律中保持恆定的接收。研究發現，正如預期的生物鐘基因一樣，Cry1和Cry2蛋白每天都在波動之中，但Cry4表達的水平相當恆定。這一證據使其成為用於磁感受蛋白的重要的候選者。

這一發現同樣得到了知更鳥研究的支持。與非遷徙鳥類相比，歐洲知更鳥在遷徙季節中Cry4的表達效果大大增強。不過兩組研究人員都表示，將Cry4認定為磁感受蛋白質之前，需要進行更多的研究。

Cry4聚集在視網膜中一個特定的區域，可以接收大量光線，這對於光依賴的磁感受具有特別意義。雖然目前已經有了很多重要證據，但這依舊不是決定性的。預計通過觀察沒有磁感受功能的鳥類可能更有助於確認Cry4的真正作用，這是否是地球生物的一次飛躍性進化呢？?

文 / 朱張航宇

參考文獻：Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception, Journal of the Royal Society Interface, 2018, DOI: 10.1098/rsif.2018.0058.

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！