當前信息：“隱形主角”發力 讓動物都有“第六感”

紅嘴鷗和棕頭鷗是云南種群數量最大的候鳥，每年11月，數萬只鷗從歐亞大陸北端飛到中國西南的高原湖泊越冬，于次年3月離開。圖為昆明滇池草海上的鷗群。 本報記者 趙漢斌攝

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【新知】

本報記者趙漢斌

春夏秋冬，四季輪回。為了尋找充足的食物、躲避不利環境，或者是返回有利于生存繁衍的家園，候鳥、海洋動物以及部分陸生動物群落每年會如期展開波瀾壯闊的遷徙之旅。

很早以前人們就知道，遷徙性動物并非僅僅依賴視覺觀察太陽、星辰，完成長距離旅行，還會利用磁感應機制，朝正確方向前進。

然而，英國曼徹斯特大學和萊斯特大學的科學家發現，動物磁感應比人們過去認知的要更加普遍，它并非那些遠距離遷徙動物的“專利”，可能所有動物都有感應磁場的能力。而這種磁感應能力可被視為“第六感”。該成果論文于2月22日發表在《自然》期刊上。

磁感應器是遷徙動物的“標配”

北極燕鷗每年往返4萬公里于南北極、可可西里藏羚羊會進行上千公里的大遷徙、黑脈金斑蝶四代接力往返北美大陸……

在數億年的漫長歷史中，地球上的諸多生物演化出利用微弱地磁場在海陸空不同空間、不同尺度上實現精確定向和導航的能力，其科學原理尚待深入揭秘。“遷徙動物如何利用磁場找到回家的路”，被《科學》雜志列為125個尚未解決的重要前沿科學問題之一。

研究發現，有些動物能感受到地磁場并用其導航。探測磁場變化的能力被稱為“磁感應”，磁感應的機制至少有兩種：第一種是磁晶，這是一種氧化鐵的磁形式。這類物質在很多物種中都有發現，如鴿子的上喙、蜜蜂的腹部和鮭魚的頭部，磁晶對磁場強度的改變很敏感。

第二種機制被稱為自由基對模型。20世紀70年代開始，科學家發現有些動物會跟隨地球磁場移動，他們認為自由基對有著不對稱的外層電子，并且形成糾纏。這種電子糾纏可以被磁場改變，從而影響動物的生化過程。人們認為，磁場會改變和影響隱花色素——一種特殊的感光色素中的電子自旋，從而使磁場的方向被確定，這也讓人將隱花色素視為“第六感”控制器。

鳥類很可能同時具備上述兩種機制——通過喙上的磁性物質感受磁場強度，從而確定地磁北極；而眼中的隱花色素能幫助它們辨別飛行的方向。這些非比尋常的能力既是形形色色的動物經過長期自然選擇的結果，又通過基因代代傳遞下去。

隱花色素或不是磁感應的唯一主角

2021年，中外研究團隊合作，應用磁共振光譜學等手段，對幾種鳥類的磁感應關鍵蛋白隱花色素進行深入研究，發現遷徙鳥類——如歐洲知更鳥的隱花色素蛋白，對磁場的敏感性顯著大于非遷徙鳥類，這種敏感性主要體現在自由基對中糾纏電子自旋狀態的改變。相關論文發表在《自然》期刊上，引起廣泛關注。

研究發現，鳥類視網膜中的隱花色素很可能就是人們長期尋找的磁感應器，隱花色素中的光敏色素輔基——黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），吸收一個藍光光子的能量后，會引起其基團的電子躍遷，導致“電子轉移”，而信息也會傳遞給大腦，讓動物作出判斷。

然而，典型的隱花色素中心自由基對機制，并不能解釋許多生理和行為觀察結果。

英國曼徹斯特大學和萊斯特大學的科學家新近發表的論文認為，在隱花色素水平極低的條件下，FAD自己就能發揮磁感應功能，它在“第六感”中并不是配角。借助果蠅模型，他們發現一些生物中的隱花色素有許多氨基酸殘基其實缺乏FAD的結合域，但它們仍然足夠引發磁感應現象，也就是說，磁感應并不只是隱花色素說了算。

“這也是最令人震驚的發現，研究者們至少在實驗室發現磁感應還有其他的方式。”論文第一作者亞當·布拉德勞博士說。

人體磁感應機制應用大有前景

除了視覺、聽覺、味覺、嗅覺和觸覺“五感”外，人類還能利用其他感官收集信息，磁感應能力就可以被當作“第六感”。

2019年3月，加州理工學院的一個團隊發表論文，證實人腦能感應到磁場，并且會對磁場變化作出強烈反應，這也是科學家首次證實人類存在“第六感”。

為此，研究團隊特制了一個“法拉第籠”——創建了一個可控的磁場，讓志愿者進入其中接受腦電圖測試。結果顯示，只有在實驗磁場和環境磁場方向一致時，受試者的大腦才會作出反應。隨著磁場方向和大小調整，志愿者腦電波發生顯著變化，特別是腦電波中的α波。從實驗結果來看，人類并非像之前所說的那樣不存在磁感應能力。

布拉德勞等人也指出，盡管FAD讓人的細胞對磁場作出響應，但人們卻無法察覺。雖然FAD幾乎在所有細胞中都存在，但水平高低不同，其水平越高就越可能產生磁感應。

這些新發現，不僅可以推進對磁感應的理解，讓研究者更準確地預測人類面對磁場時的反應以及受到的影響，還可能帶來新的臨床應用，比如通過操控磁場來激活特定的基因，或者用磁場構建可用的臨床分子工具。

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