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      功能生物羅盤與光受體蛋白相連
      
			
      
				2019-01-30 10:38:53
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      (Phys.org) - 觀察到包括鳥類和昆蟲在內(nèi)的許多動物感知地磁場。過去的研究表明，隱花色素/光解酶家族(CPF)光受體蛋白參與動物對地磁場存在的行為反應(yīng)，但到目前為止，還沒有研究確定這些蛋白質(zhì)是否與磁場向量的方向相關(guān)聯(lián)。
      

      功能生物羅盤與光受體蛋白相連
      

      最近，國際研究人員合作研究了CPF蛋白在蟑螂中提供定向磁敏感的可能性。通過結(jié)合行為和遺傳方法，他們證明了動物型隱花色素(Cry2)蛋白質(zhì)對兩種蟑螂物種的地磁場方向敏感的第一個證據(jù)。他們在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上發(fā)表了他們的研究成果。
      

      除了它們在磁場檢測中的作用外，隱花色素在許多物種的晝夜周期調(diào)節(jié)中也很重要，盡管它們可能不參與哺乳動物的光檢測。在研究開始時，科學(xué)家們開發(fā)了一種涉及美洲蟑螂美洲大蠊(Periplaneta americana)的試驗，但當(dāng)他們意識到該物種只表達(dá)動物型Cry2時，他們添加了德國小蠊(Blatella germanica roaches)，它們表達(dá)Cry1和Cry2。
      

      在休息周期中，在中午左右，蟑螂通常表現(xiàn)出最小的行為。但是當(dāng)?shù)卮艌龅乃酱攀噶康姆较蛑芷谛缘匦D(zhuǎn)時，動物變得更加活躍，更頻繁地改變它們的靜止位置。這種磁誘導(dǎo)不安(MIR)是研究人員在實驗中使用的觀察基礎(chǔ)之一。
      

      當(dāng)蟑螂完全黑暗時，觀察不到MIR，研究人員確定光敏過程與美洲大蠊蟑螂的磁敏感有關(guān)。為了驗證該理論，他們給蟑螂注射了雙鏈Cry2 RNA，顯著降低了Cry2的表達(dá)，從而完全消除了MIR的行為。雖然證明MIR不是蟑螂的內(nèi)源活動，但它也摧毀了它們的晝夜節(jié)律。在恒定光照條件下測試的其他蟑螂發(fā)生了節(jié)律性晝夜周期，但沒有表現(xiàn)出磁感受的損失，證明了地磁場感應(yīng)與晝夜周期的分離。因此，研究人員能夠?qū)⒌卮艌龅母兄c光感受聯(lián)系起來，與晝夜調(diào)節(jié)分開。
      

      他們在不同強(qiáng)度下測試了七種波長的光，以確定動物可以檢測磁場的條件。他們發(fā)現(xiàn)磁吸收取決于從紫外波長到青色/綠色505納米的光。然后，他們試圖通過用黑色琺瑯涂抹動物的復(fù)眼，來定位磁感應(yīng)部位。這些蟑螂完全停止表達(dá)MIR行為，強(qiáng)烈暗示復(fù)眼中的Cry2負(fù)責(zé)磁感應(yīng)。
      

      作者寫道，“總的來說，我們的研究結(jié)果確定了哺乳動物型Cry在光遺傳學(xué)磁性中的作用，這兩種昆蟲在系統(tǒng)發(fā)育上遠(yuǎn)離果蠅。更重要的是，我們的研究提供了Cry2蛋白參與的原始證據(jù)。在自然強(qiáng)度下檢測地磁場矢量方向，這是提供真正羅盤軸承的生物受體的一個重要特征。“
      
			

			
        
      
			
      
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