千里放飞也不迷路？赛鸽的 “生物 GPS” 到底如何工作 | 科学世界·视点

你有没有看到过这样的场景？一辆卡车里装满了鸽子。它们被关在小型隔间里，当司机拨动一个开关时，隔间的门就会打开，所有的鸽子便飞了出来。它们在停车场上空盘旋一会儿，然后飞走。这便是赛鸽运动。

下面就跟着小科深入了解这项有组织的竞技运动，看看鸽子如何“导航”？

赛鸽运动的出现

赛鸽运动大约19世纪在比利时兴起。随着人类开发出高效的邮政和电报系统，作为信使的信鸽逐渐变得不再那么必要。于是，鸽主们开始相互竞争，比拼谁的鸽子能从指定的放飞点最快飞回鸽巢。

1820年左右，比利时举办了首届超过100英里（约160千米）的长距离赛鸽比赛，这项运动很快成为国家荣誉的象征。比利时养鸽者通过选择性育种，专门针对速度、耐力和定向能力对鸽子的基因进行了优化。19世纪后期，赛鸽运动传入英国。英国首场正式的赛鸽比赛通常被认为是在1880年左右举行的。1886年，比利时国王利奥波德二世向维多利亚女王赠送了赛鸽，并在桑德灵厄姆皇家庄园建立了皇家鸽舍（这座鸽舍一直延续至今），这极大地推动了这项运动的发展。许多英国国王都曾成功参与赛鸽活动，甚至在要求极高的全国长距离比赛中获胜。

信鸽比赛深深融入了工业化时期英国的工人阶级文化，特别是在南威尔士、苏格兰中部以及英格兰北部的纺织城镇和采矿社区，后院里的木制鸽舍已成为一道熟悉的风景。第二次世界大战战后时期，尤其是20世纪40年代末和50年代，通常被认为是英国赛鸽运动的黄金时代。如今，官方赛鸽组织的会员人数已从1989年的约6万下降到约2.1万。

中国的赛鸽运动

中国的赛鸽运动则呈现出另一种模式，近年来发展迅速。建立在其悠久的养鸽传统之上，自21世纪10年代左右起，中国的赛鸽运动在规模和财富上呈爆发式增长，主要驱动力是中国的富商们斥巨资购买顶级比利时赛鸽。例如，2019年，一只名为“阿曼多” （Armando）的信鸽在比利时拍卖会上以约140万美元（约950万元人民币）成交；次年，另一只名为“新金”（New Kim）的信鸽则以190万美元（约1300万元人民币）的更高价成交。中国买家如今成为国际顶级信鸽拍卖市场中的重要力量。据报道，中国主要城市举办的信鸽比赛，奖金总额已超过1亿美元（约7亿元人民币)。这一奖金水平甚至超过了许多全球范围奖金最丰厚的体育赛事。中国信鸽协会的会员人数已从20世纪80年代的数万人增长到如今的约40万人！

阿曼多（Armanao）

鸽子如何归巢？

试想，如果我把你送上一架飞机，带你到离家2000千米远。要想回到家，你需要两样东西。首先，你需要一张地图，标明你所在的位置和家在哪里；其次，你需要某种方法来判断自己正朝哪个方向前进。换句话说，你需要地图和罗盘（指南针）。自20世纪中叶以来，研究鸽子导航的生物学家们正是围绕这一划分展开思考，这叫做“地图与罗盘”假说。直到最近，系统的“罗盘”部分已基本明确，但“地图”部分仍存在很大争议。

鸽子似乎拥有至少两个相互独立又相互补充的“罗盘”。第一个是太阳罗盘。太阳在天空中以每小时约15度的可预测速度移动，因此，只要知道具体时间，鸽子（或实际上任何有眼睛的动物）就能利用太阳的位置来判断方向。我们通过一些经典实验了解到这一点：实验中，研究人员通过改变鸽子在笼养环境中的光照时间表，从而调整它们的生物钟。当这些鸟类被运送并放飞时，它们体内记录的时间与实际时间不符，放飞后，其飞行路径便会偏离相应的角度。这证实了鸽子是通过观察太阳的位置，并结合其生物钟来判断方向的。晴天时，这是一个非常有效的系统。但当阴天太阳位置不好确定时，或者在夜间，它们又是如何导航的呢？

这些鸟类拥有一个备用的导航系统，即对地球磁场敏感的磁罗盘。与你可能熟悉的、通过金属片极性来区分南北的罗盘不同，人们认为鸽子拥有一个“倾角罗盘”，能够感知磁场线向地面倾斜的角度——这个角度会随纬度变化——并结合磁场的大致方向来推算航向。

关于“地图”的生物学基础，争议则要大得多。这个领域主要有两种假说。第一种是磁场地图假说，核心观点是地球磁场的细微区域变化，比如总强度和倾角，会随着地理位置的变化而逐渐且可预测地改变，这些变化在原理上可以像网格坐标一样发挥作用，使得掌握家园区域“磁特征”的鸟类能够计算出自己在陌生放飞地点的偏移距离。有一些实验证据能支持此假说，例如在放飞地点人为改变鸽子周围的磁场，或使鸽子暴露于磁异常环境中，都会扰乱它们的初始定向能力。

第二种，也是历史上最具影响力的，是嗅觉导航假说，由意大利研究人员弗洛里亚诺·帕皮（Floriano Papi）于20世纪70年代初提出。此前他发现，失去嗅觉的鸽子在从陌生地点寻找回家的路时会受到严重阻碍。这个假说认为，鸽子在鸽舍期间，会学会将随风飘来的特定环境气味与风吹来的方向建立联系，逐渐在脑海中构建起家园周边区域的“气味地图”。当被放飞到陌生地点时，鸽子会感知当地的气味，将其与已经习得并建立起来的关联进行比对，大致推断出家园所在的方向，然后利用其“罗盘”朝那个方向飞行。

这样看来，情况似乎很清楚：罗盘的机制已基本解决，但地图的生物学基础则有较大争议。然而，今年5月，《科学》（Science）杂志上发表的一篇论文提出了一个关于罗盘机制的革命性观点。这篇论文由德国研究人员领衔完成，包括来自马克斯·普朗克动物行为研究所的马丁·维克尔斯基（Martin Wikelski）以及波恩大学医院的免疫学家克里斯蒂安·库尔茨（Christian Kurts）。其核心论点是：信鸽的肝脏中充满了含有特定形式铁的磁性免疫细胞，而移除这些细胞会扰乱这些鸟类的导航能力。

在阴天，肝脏中的巨噬细胞正常的鸽子可以飞回约20千米外的家。

在晴天，巨噬细胞被清除的鸽子也可以顺利飞回家。

在阴天，巨噬细胞被清除的鸽子找不到回家的路。

为什么是肝脏？这一切又与巨噬细胞有什么关系？

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实习编辑：陈舒雯