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      候鳥用于導(dǎo)航的眼睛局部磁感應(yīng)
      
			
      
				2019-04-28 11:04:42
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      候鳥在他們的眼睛中使用磁羅盤進(jìn)行導(dǎo)航。所涉及的感覺機(jī)制長(zhǎng)期以來一直難以捉摸，但現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)準(zhǔn)確地揭示了鳥類導(dǎo)航所處的位置。
      

      候鳥用于導(dǎo)航的眼睛局部磁感應(yīng)
      

      遷徙鳥類長(zhǎng)途跋涉，當(dāng)他們繁殖地和越冬地之間的轉(zhuǎn)移。3000多年前，古希臘人首先記錄了候鳥的觀察結(jié)果，長(zhǎng)期以來，他們?cè)陂_始數(shù)千公里的長(zhǎng)途旅行時(shí)如何找到自己的方式一直是個(gè)謎。
      

      2000年，研究人員提出，鳥類眼中的蛋白質(zhì)有助于他們從光中獲取信息并將其處理成旅行路線 - 內(nèi)部磁羅盤。從那以后，這種磁感應(yīng)的基本感覺機(jī)制仍然難以捉摸。為了解決這個(gè)謎題，南丹麥大學(xué)的一個(gè)研究小組與德國(guó)奧爾登堡大學(xué)的同事合作。
      

      該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列研究和模擬，揭示了內(nèi)羅盤的詳細(xì)位置和性質(zhì)。他們通過鳥眼的計(jì)算機(jī)顯微鏡研究了歐洲知更鳥(Erithacus rubecula)的導(dǎo)航感覺模式。南丹麥大學(xué)副教授伊利亞索洛夫亞夫說：“我們相信，我們有足夠的證據(jù)可以確定候鳥中正確的磁感受器分子。”
      

      該研究發(fā)表在Current Biology期刊上。
      

      Solov'yov是理論物理學(xué)家，計(jì)算生物物理學(xué)家，南丹麥大學(xué)量子生物學(xué)和計(jì)算物理學(xué)組組長(zhǎng)。他說，“候鳥的磁羅盤感依賴于光，我們想知道哪種蛋白質(zhì)在起作用。理論圍繞著所謂的隱花色素 - 但這些神秘的蛋白質(zhì)有著截然不同的變化 - 所以一?”
      

      隱花素屬于從植物到動(dòng)物的所有生物體中發(fā)現(xiàn)的一大類蛋白質(zhì)。在植物和各種動(dòng)物物種中，它們參與生物鐘并追蹤夜晚和白天之間的差異。在哺乳動(dòng)物中，它們通常位于細(xì)胞核中。迄今為止，已在幾種鳥類的視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)了四種隱花色素。研究人員得出結(jié)論，其中三個(gè)與磁感應(yīng)無關(guān)。
      

      “但第四個(gè)，Cry4，似乎與其家庭成員有很大不同，”Ilia Solov'yov說。當(dāng)光線照射到遷徙鳥類眼睛中的隱花色素時(shí)，它們會(huì)受到受地球磁場(chǎng)方向影響的化學(xué)反應(yīng)，從而提供鳥類方向的信號(hào)。
      

      在他們的實(shí)驗(yàn)室中，由Henrik Mouritsen教授領(lǐng)導(dǎo)的德國(guó)奧爾登堡的實(shí)驗(yàn)研究人員比較了春季和秋季遷徙季節(jié)中隱花色素相對(duì)于歐洲知更鳥非遷徙季節(jié)的表達(dá)水平。他們發(fā)現(xiàn)，與非遷徙季節(jié)相比，遷徙季節(jié)歐洲知更鳥視網(wǎng)膜中的Cry4表達(dá)水平顯著升高。這是一個(gè)強(qiáng)有力的指標(biāo)，負(fù)責(zé)任的蛋白質(zhì)是隱花色素4。
      

      研究人員繼續(xù)確定Cry4的結(jié)構(gòu)及其在眼睛視網(wǎng)膜內(nèi)的定位。他們對(duì)來自視網(wǎng)膜的遷移性歐洲知更鳥Cry4進(jìn)行了測(cè)序，并用它來預(yù)測(cè)Cry4蛋白的結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作涉及SDU的超級(jí)計(jì)算機(jī)ABACUS大約20,000節(jié)點(diǎn)小時(shí)。在普通筆記本電腦上完成同樣的工作需要15年。
      

      “Cry4的結(jié)構(gòu)是獨(dú)一無二的。它具有與間接測(cè)量結(jié)果完全吻合的結(jié)構(gòu)圖案，并顯示出與植物和昆蟲的其他隱花色素的明顯差異，”Ilia Solov'yov說。此外，研究人員報(bào)告說，Cry4在視網(wǎng)膜的一個(gè)特定部分 - 雙錐感光細(xì)胞的外部區(qū)段中表達(dá)。
      

      內(nèi)羅盤不僅存在于候鳥中，也存在于其他動(dòng)物如蜜蜂中。“了解動(dòng)物的這些內(nèi)部指南針可以給我們一個(gè)基本的自然知識(shí)，也許我們可以用它來保護(hù)野生動(dòng)物。許多鳥類在風(fēng)車中被殺死，因?yàn)樗鼈兪艿焦S周圍湍流的干擾。如果我們知道存在什么磁場(chǎng)在工廠周圍，我們可能會(huì)在工廠周圍建造一些保護(hù)區(qū)，“Ilia Solov'yov說。
      
			

			
        
      
			
      
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