原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報(bào)》2025年第23期科技新聞-前沿動(dòng)態(tài)

鴿子內(nèi)耳藏著“生物羅盤(pán)”，揭示不迷路秘密

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鳥(niǎo)類(lèi)如何利用地球磁場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)距離遷徙導(dǎo)航，一直是生物學(xué)界的未解之謎。德國(guó)慕尼黑大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)繪制鴿子大腦圖譜，并對(duì)鴿子內(nèi)耳細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，證明了內(nèi)耳是鳥(niǎo)類(lèi)的磁感受器官，揭開(kāi)了動(dòng)物感知地球磁場(chǎng)的核心神經(jīng)機(jī)制。2025年11月20日，相關(guān)研究成果發(fā)表于

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關(guān)于鳥(niǎo)類(lèi)如何感知磁場(chǎng)，目前有2種主流假說(shuō)。一種認(rèn)為，鳥(niǎo)類(lèi)視網(wǎng)膜細(xì)胞中存在量子物理效應(yīng)，使它們能夠“看到”磁場(chǎng)。而另一種則認(rèn)為，鳥(niǎo)喙中的微小氧化鐵顆粒像微型指南針一樣發(fā)揮導(dǎo)航作用。然而，研究人員對(duì)于動(dòng)物感知磁信息的具體大腦區(qū)域、感覺(jué)神經(jīng)元如何產(chǎn)生電磁變化敏感性知之甚少。

慕尼黑大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家David Keays團(tuán)隊(duì)采用全腦活動(dòng)掃描技術(shù)，結(jié)合組織透明化與光片顯微鏡，首次在鴿子腦中觀測(cè)到磁刺激引發(fā)的特異性神經(jīng)激活。他們讓鴿子暴露在比地球磁場(chǎng)稍強(qiáng)的磁場(chǎng)超1 h，同時(shí)固定鴿子頭部并旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以模擬鴿子頭部相對(duì)于地球磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。

隨后，Keays團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因標(biāo)記測(cè)量法分析鴿子大腦中神經(jīng)元的激活模式。通過(guò)將暴露于磁場(chǎng)的鴿子大腦活動(dòng)圖譜與未暴露的對(duì)照組進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)，在接收前庭系統(tǒng)輸入信息和整合各種感覺(jué)刺激的大腦區(qū)域，存在與磁場(chǎng)相關(guān)的神經(jīng)元活動(dòng)。該發(fā)現(xiàn)將鴿子“內(nèi)置羅盤(pán)”的感應(yīng)范圍縮小到前庭系統(tǒng)。

類(lèi)似鯊魚(yú)和鰩擁有感知微弱電場(chǎng)的器官。Keays團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些動(dòng)物表達(dá)了一種對(duì)神經(jīng)元電活動(dòng)變化敏感的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)10個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的插入修飾，使其能夠感知由磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流。

Keays表示，他和合作者在2019年發(fā)現(xiàn)鴿子的基因組中也存在類(lèi)似的變異。在這項(xiàng)研究中，他們對(duì)鴿子前庭系統(tǒng)細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，以尋找參與探測(cè)電流的分子，最終發(fā)現(xiàn)對(duì)電磁變化敏感的蛋白質(zhì)廣泛存在。因此，當(dāng)鴿子點(diǎn)頭時(shí)，其內(nèi)耳中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠?yàn)榇竽X提供磁場(chǎng)的三維方向信息。

基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究者提出了全新模型：磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)半規(guī)管毛細(xì)胞捕獲后，通過(guò)前庭核中繼，最終投射至尾側(cè)中腦皮層進(jìn)行空間導(dǎo)航整合。這條“前庭—中腦皮層通路”首次將外周感應(yīng)與中樞處理串聯(lián)，完善了動(dòng)物磁感應(yīng)的理論框架。

（ 綜合：

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