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鴿子長途飛行不迷路 研究揭開謎團

德國研究揭示鴿子如何利用肝臟內的特殊細胞進行導航。(Roy ISSA/AFP via Getty Images)
德國研究揭示鴿子如何利用肝臟內的特殊細胞進行導航。(Roy ISSA/AFP via Getty Images)

文/記者陳俊村
千百年來,世界各地的人們利用鴿子來傳遞信件或訊息,因為這種鳥類是飛行高手,一天之內就能飛越數百公里,而且能辨識方向。但牠們如何辨識方向,對科學家而言一直是個謎團。最新研究發現,鴿子可能是千百年來,世界各地的人們利用鴿子來傳遞信件或訊息,因為這種鳥類是飛行高手,一天之內就能飛越數百公里,而且能辨識方向。但牠們如何辨識方向,對科學家而言一直是個謎團。最新研究發現,鴿子可能是以肝臟內的特殊細胞進行導航。

德國馬克斯.普朗克學會(Max-Planck-Gesellschaft)日前指出,過去幾十年來,科學家一直都知道候鳥和信鴿在某種程度上依賴地球磁場導航。但牠們究竟如何感知磁場,至今仍是生物學上的未解之謎。

有理論主張說,鳥類可能透過眼睛中的感光分子「看到」磁場,或利用喙中的微小磁性顆粒偵測磁場。然而,這些理論都缺乏令人信服的實驗證據。

肝臟細胞是內部羅盤?

馬克斯.普朗克學會動物行為研究所所長維克爾斯基(Martin Wikelski)和德國多所大學的科學家所組成的研究團隊發現,鴿子肝臟中的特殊細胞可以感知地球磁場,使鴿子擁有內部羅盤,可用來導航。研究成果已發表在《科學》(Science)期刊。

這些被稱為巨噬細胞(macrophage)的特殊細胞是免疫細胞,負責分解老化的紅血球。在分解過程中,它們會累積鐵,進而獲得量子特性,使它們能夠對磁場做出反應。研究顯示,如果沒有這些細胞,鴿子就無法找到回家的路。

研究報告主要撰寫人、波昂大學(University of Bonn)和波昂大學醫院(University Hospital Bonn)研究人員利索夫斯基(Clivia Lisowski)說,這些細胞位於肝臟的神經纖維附近。這或許就是它們將「磁感」傳遞到大腦,並幫助鴿子導航的方式。

在這項研究中,研究人員採用「振動樣品磁力測量」(vibrating sample magnetometry)、「磁性細胞分離」(magnetic cell separation)等技術,對被認為與磁感相關的器官進行篩檢,包括眼睛、鳥嘴、大腦、肝臟和脾臟,以確定鴿子體內磁性細胞的分布位置。

利索夫斯基表示,「我們有一些線索指出,肝臟和脾臟具有磁性,因為它們會分解紅血球,進而在體內儲存大量的鐵。」

免疫細胞參與鳥類導航

研究結果支持這個觀點。在所有檢測的組織中,肝臟內的鐵含量最高。杜伊斯堡-埃森大學(University of Duisburg-Essen)研究人員維德瓦爾德(Ulf Wiedwald)補充說,「鐵以氧化物奈米顆粒的形式結晶,使細胞具有超順磁性(superparamagnetic),並對磁場產生反應。我們發現肝臟組織的磁反應最強烈。」

為了檢驗肝臟的巨噬細胞是否在導航中發揮作用,研究人員對一些鴿子進行實驗。這些鴿子經過訓練,能從20公里以外的距離返回鳥舍。

除去巨噬細胞後,鴿子陰天(太陽被遮擋)飛行時會失去方向感。但當太陽出現時,鴿子能成功找到回家的路,很可能是利用太陽的指引。這些結果揭示,鳥類除了利用太陽的方位之外,還利用磁場進行導航。

利索夫斯基說,這項研究首次提供了確鑿的證據,證明動物如何在體內感知地球磁場,並傳遞到大腦以指導運動。

他提到,「動物導航是自然界最迷人的現象之一。如果免疫細胞參與鳥類感知方向的過程,那將從根本上改變我們對導航的理解。」◇以肝臟內的特殊細胞進行導航。

德國馬克斯普朗克學會(Max-Planck-Gesellschaft)日前指出,過去幾十年來,科學家一直都知道候鳥和信鴿在某種程度上依賴地球磁場導航。但牠們究竟如何感知磁場,至今仍是生物學上的未解之謎。

有理論主張說,鳥類可能透過眼睛中的感光分子「看到」磁場,或利用喙中的微小磁性顆粒偵測磁場。然而,這些理論都缺乏令人信服的實驗證據。

德國研究揭示鴿子如何利用肝臟內的特殊細胞進行導航。有理論主張說,鳥類可能透過眼睛中的感光分子「看到」磁場,或利用喙中的微小磁性顆粒偵測磁場。(123RF)

肝臟細胞是內部羅盤?

馬克斯普朗克學會動物行為研究所所長維克爾斯基(Martin Wikelski)和德國多所大學的科學家所組成的研究團隊發現,鴿子肝臟中的特殊細胞可以感知地球磁場,使鴿子擁有內部羅盤,可用來導航。研究成果已發表在《科學》(Science)期刊。

這些被稱為巨噬細胞(macrophage)的特殊細胞是免疫細胞,負責分解老化的紅血球。在分解過程中,它們會累積鐵,進而獲得量子特性,使它們能夠對磁場做出反應。研究顯示,如果沒有這些細胞,鴿子就無法找到回家的路。

研究報告主要撰寫人、波昂大學(University of Bonn)和波昂大學醫院(University Hospital Bonn)研究人員利索夫斯基(Clivia Lisowski)說,這些細胞位於肝臟的神經纖維附近。這或許就是它們將「磁感」傳遞到大腦,並幫助鴿子導航的方式。

在這項研究中,研究人員採用「振動樣品磁力測量」(vibrating sample magnetometry)、「磁性細胞分離」(magnetic cell separation)等技術,對被認為與磁感相關的器官進行篩檢,包括眼睛、鳥嘴、大腦、肝臟和脾臟,以確定鴿子體內磁性細胞的分布位置。

利索夫斯基表示,「我們有一些線索指出,肝臟和脾臟具有磁性,因為它們會分解紅血球,進而在體內儲存大量的鐵。」

免疫細胞參與鳥類導航

研究結果支持這個觀點。在所有檢測的組織中,肝臟內的鐵含量最高。杜伊斯堡-埃森大學(University of Duisburg-Essen)研究人員維德瓦爾德(Ulf Wiedwald)補充說,「鐵以氧化物奈米顆粒的形式結晶,使細胞具有超順磁性(superparamagnetic),並對磁場產生反應。我們發現肝臟組織的磁反應最強烈。」

為了檢驗肝臟的巨噬細胞是否在導航中發揮作用,研究人員對一些鴿子進行實驗。這些鴿子經過訓練,能從20公里以外的距離返回鳥舍。

除去巨噬細胞後,鴿子陰天(太陽被遮擋)飛行時會失去方向感。但當太陽出現時,鴿子能成功找到回家的路,很可能是利用太陽的指引。這些結果揭示,鳥類除了利用太陽的方位之外,還利用磁場進行導航。

利索夫斯基說,這項研究首次提供了確鑿的證據,證明動物如何在體內感知地球磁場,並傳遞到大腦以指導運動。

他提到,「動物導航是自然界最迷人的現象之一。如果免疫細胞參與鳥類感知方向的過程,那將從根本上改變我們對導航的理解。」◇