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工人日报 2016年06月10日 星期一

【探秘】鸟儿为啥不会迷路

《工人日报》(2016年06月10日 06版)

一直以来,人们都知道鸟儿和很多动物都有着很强的方向感,但却不知其生命体的神奇所在。前不久,北京大学生命科学学院谢灿课题组在《自然材料》杂志在线发表论文,公布了“动物感知方向源于磁感应蛋白”研究成果,预示着研究生物“第六感”之谜或被揭开。

该课题组通过对果蝇基因组试验,发现了一种蛋白质复合体,可以让动物感知地球磁场,从而找到方向。研究人员将其命名为磁感应蛋白(MagR),同时,这种蛋白会和光敏隐花色素蛋白(简称Cry)的组成部分结合在一起。试验发现,只有磁感应蛋白与光敏隐花色素蛋白相结合,才能使动物对地磁场具有感知能力。

由MagR这个蛋白形成了一个棍状的结构,这个棍状的结构相当于一个指南针,它本身是具有磁性的,能够对地球的磁场进行反应,但是它的作用需要Cry共同作用,因为Cry是感官蛋白,要来感应到MagR对地磁场的反应,共同作用在一起,从而形成光磁耦合的地磁感应机理。而这一切共同构成了此次研究的磁感应模型:生物指南针模型。

在人类科研史上,这是一个全新的模型,第一次找到了磁感应受体,它存在于动物的视网膜中,为动物能感到地球磁场而辨别方向找到了一个最基本的答案。

重要的是,早在2008年就已有研究成果显示,当果蝇的光隐花色素蛋白Cry基因被突变之后就失去了感磁能力,这为谢灿的研究提供了非常好的切入点。在这一基因被确定之后,谢灿课题组对基因数据库进行了筛查,发现这种基因在目前已经被人类发现的任何生物中都具备,并且从昆虫到人之间差距很小,数据十分保守。“所以我们认为,磁感应受体从昆虫到人都具备,只是迁徙动物因为在进化中受到自然选择的压力,磁感应能力更强。”谢灿说。

自然界的动物,一直以来都是人类的老师。人类利用飞鸟原理制造了飞机,利用蝙蝠捕食的原理发明了雷达,利用鱼儿的生理机制发明了潜艇。“动物感知方向源于磁感应蛋白”这一研究成果,可以应用到材料、医学、物理学等多学科领域。例如,可以利用磁场引导药物进行靶向治疗,这对癌症来说或许可以成为替代化疗的新疗法;可以通过磁性蛋白与其他功能蛋白结合,利用磁场来控制细胞的生命活动和动物的行为。

不过,这一研究目前只初步揭示了动物能感应地磁场的奥秘所在,至于这是如何发生作用的,经过了怎样的过程传输到了动物大脑,又是如何接受指令、做出方向反应的,则还需要进一步研究。(景双善)

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