科學家談賽鴿巨噬細胞人類未來也許能像鴿子一樣感應(yīng)地磁場

       巨噬細胞概念圖。從基本結(jié)構(gòu)和功能上來講，人類的巨噬細胞和其他生物并沒有明顯的區(qū)別。鴿子會認路的奧秘也許在于巨噬細胞，或許有一天人類也會因此而具備導航的能力。

最新研究發(fā)現(xiàn)，或是特定細胞使鴿子具有認路能力

　　科學家們早就知道家鴿運用地磁場來導航，但直到2007年，科學家們才在家鴿上喙皮膚神經(jīng)細胞的分支里發(fā)現(xiàn)了由磁赤鐵礦和磁鐵礦組成的細小含鐵粒子。人們相信，是地磁場引導鴿子在一個陌生的位置中找到回家的路。

　　最近，奧地利維也納研究所的分子病理學專家的最新研究發(fā)現(xiàn)，那些導致信鴿有認路能力的顆粒實際上是巨噬細胞，而這些細胞不僅僅存在于鴿子的嘴上。有研究者展望，如果能探明動物“導航”的機制，改變?nèi)祟惿眢w內(nèi)特定物質(zhì)，人類未來也許能像鴿子一樣感應(yīng)地磁場，具備導航的能力，并預測地震、海嘯等自然災害。

　　策劃：趙潔

　　采寫：黃嵐

　　圖片：Gettyimages

　　許多動物能感知磁場

　　你是否曾經(jīng)好奇：為什么那些進行大遷徙的動物，無論是鳥類、魚類，還是哺乳動物，從來不會在漫長的旅途中迷路？事實上，許多不同的動物都具有磁力感――能夠感知地磁場的方向和強度的能力，這能幫助它們探測遷徙的路線。譬如說幼年海龜，就能憑借對地磁場的判斷往返于整個大西洋。

　　畢業(yè)于瑞士伯爾尼大學生態(tài)和進化研究所的劉陽博士一直以鳥類為研究對象，他在接受本報專訪時表示：“大自然中的生物都生活在地磁場中，它們進化出利用地磁來辨別方向的能力，特別是對于那些需要長途遷徙的動物。科學家也提出了生物界‘磁場定位與導航’的假說，并且利用實驗證明了某些種類的動物的導航能力確實跟地磁場有關(guān)。”他介紹，這在鳥類里就有不少著名的例子，比如鴨雁類、家燕、雨燕、北極燕鷗等。他相信鳥類與爬行類、獸類由于在進化上具有親緣關(guān)系，所以可以預期它們在磁場定位的機制可能類似。

　　鴿子會認路

　　或因為巨噬細胞

　　地磁場對于人類來說充滿了神秘的色彩。劉陽博士認為，長期以來，鳥類如何準確地導航是人類一直想要解決的問題，而生物界“磁場導航”的假說，仍然存在爭議――動物體內(nèi)是否具有天然的“磁場受體”，來充當指南針的角色呢？

　　最近，奧地利維也納研究所分子病理學的專家有新發(fā)現(xiàn)。研究者Keays表示：“鳥類和其他很多種群都可以探測到地磁場，因此它們必須有一些細胞可以提供這種能力，我們現(xiàn)在有希望可以找到那些細胞�！彼麄兊难芯堪l(fā)現(xiàn)，鴿子體內(nèi)的巨噬細胞在起“導航”的作用，這是一種可以保護鳥類免受感染、與腦部沒有任何關(guān)系的白血細胞，不僅僅在鴿子的嘴上能找到。

　　劉陽博士覺得“巨噬細胞效應(yīng)”的提出很有新意�！癒eays的研究發(fā)現(xiàn)，鴿子嘴上的‘磁場受體’并不是什么特殊的細胞，就是大家都知道的免疫系統(tǒng)中的‘巨噬細胞’，這種細胞在身體其他組織中也有分布。這樣出乎意料的發(fā)現(xiàn)，顛覆了之前一些重要的結(jié)論，引起學術(shù)界的熱烈討論�！彼J為，細究起來，這個實驗只是根據(jù)鳥喙上特定部位細胞的分布和富集程度而得出的結(jié)論，他們的研究并不能說明之前發(fā)現(xiàn)的那些細胞在導航上就不起作用，更重要的是他們還未能解釋巨噬細胞在鳥類導航中的機理，這也是他們最受同行質(zhì)疑的地方。劉陽博士相信，研究者Keays領(lǐng)導的團隊接下來應(yīng)該會繼續(xù)深入研究這個問題，我們不妨拭目以待。

　　特定蛋白使鳥類能導航

　　“我們知道相互吸引的原理，在這個假說的框架之下，我們很自然地聯(lián)想到，這個受體應(yīng)該跟鐵元素有關(guān)�！眲㈥柌┦空f，“除了充當著‘磁場受體’角色的含鐵粒子之外，有研究者還發(fā)現(xiàn)，鳥類的眼中存在著一種叫cryptochrome的蛋白，當這種蛋白受到光線的激發(fā)后會產(chǎn)生極性，對磁場敏感，通過神經(jīng)簇傳導到大腦中來辨別方位。”

　　他認為，cryptochrome蛋白不僅在鳥類里有，在人類等哺乳動物中也存在。在人體里，這類蛋白和我們的生物鐘有關(guān)。因此，揭開“磁場受體”奧秘的第一步，可以從cryptochrome蛋白入手，了解編碼這個蛋白的基因在不同類群的物種里面的進化，比如序列差異、表達的差異、進化關(guān)系等等。

　　劉陽博士舉例說，地標如果消失了，在沒有太陽的時候，鳥類依然可以找到自己的“家”，但是如果改變了磁力線，或者對磁場進行干擾，鳥類就會出現(xiàn)定位錯誤。這說明了“磁場定位”是最重要的定位機理。

　　改變身體某種物質(zhì)

　　人類或許也能感應(yīng)磁場

　　研究者Keays提出，若是找到了鴿子的磁場受體，不單會解開關(guān)于磁場之說的謎團，還可以用作醫(yī)用。對此，劉陽博士認為，如果能夠清楚地了解“鴿子歸家”的機理，會對我們認識自然界動物如何利用地磁來進行精確定位有突破性貢獻，特別是如果我們能找到這個現(xiàn)象的分子機制――即我們了解到是哪些蛋白質(zhì)在起作用，這些受體蛋白是如何進行信息傳遞的，編碼這些受體蛋白的基因的序列是如何的，在不同生物中的變異又是怎么樣的。但要解釋清楚這些問題需要進行大量的實驗論證。

　　“距離我們能夠利用這些受體蛋白，在人類身上應(yīng)用的那一天或許還有些遙遠。而有實驗證明，人類的cryptochrome蛋白可能使人類具有一定的感知地磁場的能力。我也在考慮，為什么有的人方向感極強，有的人卻是‘路癡’？或許跟cryptochrome蛋白有關(guān)。”他說，“假設(shè)我們能提高cryptochrome蛋白或者其他相關(guān)蛋白在人類體內(nèi)的表達，也許人類可以像鳥類那樣，依靠自身的能力，而非地圖或者工具找到目標地點。但是為什么人類這方面的能力不如家鴿等動物呢？在漫長的進化過程中又發(fā)生了什么呢？這些問題或許是我們在應(yīng)用之前需要先解決的�！�

　　人體若能感應(yīng)磁場，

　　或能預測地震、海嘯

　　地球的磁場很不穩(wěn)定，每隔幾百萬年左右，它就會反轉(zhuǎn)，也會晃動�！凹偈谷祟愑辛烁袘�(yīng)地磁場的能力，應(yīng)該能夠精確地感知磁場在時空上的巨大改變。更為重要的是如果我們可以找出磁場改變的深層次原因，因為它們或許預兆著地震、海嘯等地質(zhì)災害，還有太陽風暴等天體的活動�！眲㈥栒f，“試想鳥類那么小的體形，能夠進化出十分精確巧妙的導航結(jié)構(gòu)和機制，我們可以預期這種系統(tǒng)要比人類利用磁鐵作為指南針更為經(jīng)濟，比發(fā)射衛(wèi)星到太空建構(gòu)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)要更加經(jīng)濟。我們一旦全面掌握了動物導航的機制，就極有機會模擬這種機制，制造出‘生物磁極導航系統(tǒng)’。這種傳感器也許會比現(xiàn)在使用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)更加精確，而且不會受地形、氣候等因素的影響。我想這個創(chuàng)新如果可以實現(xiàn)，將具有里程碑式的意義。”

　　四種推測

　　關(guān)于鴿子“導航能力”的成因，除了“地磁場說”這一理論之外，還有以下幾種“著名”推測，劉陽博士逐一進行了分析。

　　推測1：使用地標來導航

　　當飛短途或者熟悉的長途時，家鴿會使用地標，這通常包括道路。

　　分析：很多鳥類在遷徙過程中會利用地標來進行導航。這很容易理解，因為這些天然“指示物”方便鳥類辨別方向，并形成固定的遷徙路徑。

　　推測2：利用生物鐘導航

　　鴿子會比照它們的生物鐘來判斷太陽的位置，也會運用星星和月亮來認路。甚至在天空陰沉時，它們?nèi)匀荒苷业交丶业穆贰?/span>

　　分析：不同種類的動物可能不一樣。因為鴿子等鳥類是白天飛行，鴨雁類、鸻鷸類也是白天遷徙的，但是很多雀型目的鳥類在夜間遷徙，它們顯然就無法利用星辰和月亮來定位。

　　推測3：根據(jù)氣味導航

　　家鴿被認為有一種“嗅著氣味回家”的能力，不過這不適用于離家較遠的距離。不同的認路回巢的方法，其運用程度有差異，這取決于鴿子的種類。

　　分析：這種機制在鳥類中應(yīng)該不是很普遍，因為除了極個別鳥類類群之外，鳥類的嗅覺并不十分發(fā)達。

　　推測4：光化學羅盤導航

　　鳥的眼睛里包含一種能接收光線的特別粒子，它能與大腦中的視覺中心相聯(lián)系。就像指南針依靠其中一根細小的磁鐵來“指南”，鳥兒的眼睛也有指南針般的作用。

　　分析：這就是前面提到的cryptochrome蛋白，是較新的一個研究成果。需要強調(diào)的是，這些不同的導航機理可能同時被動物運用，當然它們的重要性是不同的。