冷知识|信鸽为什么认路？最新研究说人家有“生物指南针”

微弱的地球磁场，加上指南针，人类就可以在茫茫沙漠或森林中确定行进的方向。信鸽等鸟类，也可以把不同地理位置的磁场信息当做“路标”，根据它们细微差别，往返飞行，精确得像是揣着一个指南针。

人们在帝王蝶、龙虾和海龟等生物身上也观察到类似用地球磁场导航的现象，但一直不清楚其原理是什么。

北京时间11月17日凌晨，国际顶级学术期刊《自然•材料》（Nature Materials）在线发表了一项研究成果显示，中国科学家发现了生物体内的“指南针”。

这是首个在分子尺度就表现出磁铁特性的蛋白复合体，它既能够吸引铁，也能在磁场的作用下转动。

该论文标题为《一个磁性蛋白生物指南针》（A magnetic protein biocompass），北京大学生命科学学院研究员谢灿是该论文的通讯作者。

11月16日，谢灿告诉澎湃新闻，刚刚发表的研究回答的问题是“生物如何感应到磁场的”，他们发现了生物感应磁场的蛋白质分子。

1995年，植物中的感光蛋白光受体CRY1（cryptochrome 1)被发现，后来，科学家发现，CRY还能够感应磁场，是人类所知的生物体内第一个磁感应分子，该蛋白也存在于鸟类和人类视网膜中。但鸟类从感应磁场到定位或导航的过程，仍是未解之谜。CRY如何在生物体内工作也不为人类所知。

谢灿带领的研究人员对果蝇的12536个基因筛选后，发现了唯一一个与CRY相结合的磁感应受体蛋白，被命名为MagR。

实验发现，MagR才是真正感应磁场的生物分子，CRY只能感光，因为二者结合，人们此前被其复合物又感光又感磁的特性“蒙骗”了。

研究人员发现，MagR与CRY在信鸽的视网膜中共定位，几乎出现在同一位置。它们似乎相互配合，形成一个分子机器，在阳光或月光等光线的刺激下，地球磁场信号被细胞捕捉到，并转化成电信号，该电信号经神经细胞传递到信鸽的大脑中，然后做出决策。谢灿表示，这只是动物磁感应的“生物指南针”模型，其真实性和细节有待进一步研究。

研究人员进行体外实验发现，在溶液中，MagR与CRY两种蛋白的确会自发形成复合体，复合体又堆集成棒状结构，MagR位于轴心，CRY居外围。

更令人惊奇的是，这样一个棒状结构像一个真正磁铁一样，会吸在铁珠上，也像一个真正的指南针一样，会随着外加磁场的变化而转动，会在地球磁场的作用下，呈现有规则的排列。

研究人员在文章中称，这是人类第一次发现具有这样特性的生物磁性物质。

研究详情请见：http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4484.html