候鸟眼里的蛋白质感觉磁场方向

【字体: 时间:2007年09月27日 来源:生物通

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  鸟类在长途跋涉时可以利用星空、嗅觉和磁场应来认路,牠们甚至可以无误地返家万里。那么候鸟长途迁徙中是如何准确感应磁场、辨认方向的呢?现在,德国奥尔登堡大学的研究人员发现,候鸟眼中的蛋白分子与大脑引导飞行方向的区域有关。该发现意味着候鸟是用眼睛“看”地球磁场,辨认出正确的方向。该文章发表在9月26日的《公共科学图书馆·综合》(PLoS ONE)上电子杂志上。

  

生物通报道:鸟类在长途跋涉时可以利用星空、嗅觉和磁场应来认路,牠们甚至可以无误地返家万里。那么候鸟长途迁徙中是如何准确感应磁场、辨认方向的呢?现在,德国奥尔登堡大学的研究人员发现,候鸟眼中的蛋白分子与大脑引导飞行方向的区域有关。该发现意味着候鸟是用眼睛“看”地球磁场,辨认出正确的方向。该文章发表在9月26日的《公共科学图书馆·综合》(PLoS ONE)上电子杂志上。

 

此前的德国马克斯普朗克鸟类研究中心的Claudia Mettke-Hofmann和Eberhard Gwinner追踪了超过一百只的花园莺(Sylvia borin)和萨丁尼亚莺(Sylvia melanocephala momus),并且利用解剖学方法研究发现鸟儿们在路途中增长不少见识。花园莺从非洲返回中欧时就带着个较大的海马回--脑中处理空间学习的区域。而非迁徒性的萨丁尼亚莺则无该变化。然而迁徒能增长鸟儿记忆力的证据还是缺乏的。

 

在这项最新的研究中,来自德国奥尔登堡大学的Dominik Heyers和同事分别给花园莺(Sylvia borin)的前脑区和视网膜中注射了两种不同的“追踪器”。该前脑区称为Cluster N,被认为是在鸟类确定方向时唯一有活性的区域。注射的追踪器能够与神经信号一起沿着神经纤维移动。

 

跟踪结果显示,在园莺经历过迁徙的渴望后,这两种不同的追踪器都停在了丘脑负责视觉的区域。研究人员表示,这种解剖学上的联系强有力地表明,候鸟很可能是用视觉感受到磁场的。之前的研究表明,候鸟眼中的某种蛋白分子——蓝光受体(cryptochromes)可能在确定飞行方向中发挥了重要作用。此次研究为此提供了支持。Heyers表示,当候鸟专注于某一个方向时,磁北(magnetic north)看起来就像一个黑点。

 

英国牛津大学研究鸟类迁徙的Miriam Liedvogel认为,这项新研究很好地显示了视网膜与Cluster N之间的联系。不过她并不认为据此就能证明鸟类能够“看见”磁场。她表示,希望将来有实验能够证明,改变磁场会使鸟类丘脑的神经活动发生变化。

 

2003年《科学》杂志上的一篇文章显示,圣路易的华盛顿大学医学院的Russell N. Van Gelder等人发现另一种蛋白质cryptochromes(蓝光受体)也会影响瞳孔缩张反射。他们发现缺失杆细胞和维细胞以及分布在视网膜的cryptochromes,老鼠对光的反应丧失了百分之九十九。阿拉伯芥和果蝇利用cryptochromes来当感光色素,但要证实cryptochromes对哺乳动物眼睛也是重要的,则不容易。

 

他们测试四种老鼠的瞳孔对光的反应:正常鼠、缺失cryptochromes鼠、无杆细胞及锥细胞鼠、都无杆细胞及锥细胞和cryptochromes鼠。同之前发现的一样,无杆细胞及锥细胞的老鼠需要十倍的光源才能让瞳孔收缩。可是如果再缺失了cryptochromes则需要一百倍的光强度才能让瞳孔收缩。这暗示着,没有cryptochromes,视网膜无法感应或传达光的差异。van Gelber认为他们发现的cryptochromes和视黑素在内视网膜形成有趣和复杂的非视觉感光系统。(生物通雪花)
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