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      研究人員發(fā)現(xiàn)了幫助鱒魚回家的基因
      
			
      
				2018-12-28 15:34:45
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      在春天，當(dāng)水溫開始上升時(shí)，在離家數(shù)百英里的海上旅行數(shù)年的虹鱒魚在沒有地圖或GPS的情況下管理，回到他們出生產(chǎn)生的河流和溪流。在2017年4月26日發(fā)表在“ 生物學(xué)快報(bào)”上的一項(xiàng)研究中，研究人員已經(jīng)確定了一些基因，這些基因可以讓魚在地球磁場(chǎng)的幫助下完成這一非凡的歸巢壯舉。由核心中的熔融金屬流產(chǎn)生，地球的磁場(chǎng)范圍從赤道附近的25微特拉斯到極點(diǎn)的65微特拉斯 - 使其比冰箱磁鐵弱100多倍。
      

      研究人員發(fā)現(xiàn)了幫助鱒魚回家的基因
      

      不同的動(dòng)物物種可以檢測(cè)到這種弱磁場(chǎng)并使用它們進(jìn)行導(dǎo)航。最初在20世紀(jì)60年代的鳥類中發(fā)現(xiàn)，這種稱為磁感受的感覺已經(jīng)記錄在從蜜蜂和蠑螈到海龜?shù)膭?dòng)物身上。但是，盡管進(jìn)行了半個(gè)多世紀(jì)的研究，潛在的分子和細(xì)胞機(jī)器仍然是一個(gè)謎。為了確定遺傳基礎(chǔ)，杜克大學(xué)博士后助理Bob Fitak和生物學(xué)教授SönkeJohnsen及其同事研究了當(dāng)動(dòng)物的磁感被破壞時(shí)，虹鱒基因組中發(fā)生的基因表達(dá)變化。
      

      在杜克大學(xué)校園的地下室水族館里，他們隨機(jī)從一個(gè)水箱中隨意舀起一條魚進(jìn)入一個(gè)小容器，并將容器放入一卷電線內(nèi)。線圈連接到電容器，電容器釋放電流以在線圈內(nèi)產(chǎn)生分秒磁脈沖，比醫(yī)院中的MRI機(jī)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)弱大約10倍。
      

      接下來，研究人員對(duì)10只處理過的魚和10只對(duì)照的大腦中存在的所有基因讀數(shù)或RNA轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行測(cè)序，以找出哪些基因響應(yīng)磁脈沖而打開和關(guān)閉。
      

      用磁脈沖擾亂魚的內(nèi)部羅盤引發(fā)了他們檢查的大約40,000個(gè)基因中的181個(gè)變化。
      

      值得注意的是，處理過的魚的大腦表現(xiàn)出參與制造鐵蛋白的基因表達(dá)增加，鐵蛋白是一種在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存和運(yùn)輸鐵的蛋白質(zhì)。處理過的魚也表現(xiàn)出參與視神經(jīng)發(fā)育的基因的變化。
      

      “結(jié)果表明，檢測(cè)系統(tǒng)是基于可能與眼睛相連或在眼睛內(nèi)部的鐵，”Johnsen說。
      

      這一發(fā)現(xiàn)與近40年前首次提出的觀點(diǎn)一致，即動(dòng)物體內(nèi)含有一種含鐵化合物的微小磁性顆粒，稱為磁鐵礦。磁鐵礦顆粒被認(rèn)為像微觀指南針一樣，通過在細(xì)胞中試圖與地球磁場(chǎng)對(duì)齊時(shí)使細(xì)胞中的受體緊張或扭曲，將信息傳遞給神經(jīng)系統(tǒng)。
      

      “你可以把它們想象成身體細(xì)胞可以感知的迷你磁鐵，”菲塔克說。
      

      在鳥類的喙，海龜?shù)拇竽X，蜜蜂的肚子和虹鱒魚的鼻腔中發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦。其他研究甚至在人類大腦中發(fā)現(xiàn)了極少量的磁鐵礦，但最近的研究表明，大多數(shù)研究都來自空氣污染而不是自然發(fā)生，目前尚不清楚它們是否會(huì)給人類帶來潛意識(shí)的磁感。
      

      研究人員懷疑當(dāng)魚的磁鐵礦指南針被破壞或損壞時(shí)，鐵結(jié)合鐵蛋白可能參與修復(fù)。
      

      接下來，他們計(jì)劃與其他組織進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)，例如視網(wǎng)膜，以及生活在海洋中的其他物種，但是每年春天都會(huì)到達(dá)淡水孵化場(chǎng)，如美國(guó)鰣魚。“科學(xué)家們不知道哪種蛋白質(zhì)可能與磁鐵礦磁感應(yīng)有關(guān)，但現(xiàn)在我們有一些候選基因可供使用，”Fitak說。
      
			

			
        
      
			
      
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