浙江
一項由德國馬普動物行為研究所牽頭的最新研究發現，信鴿之所以能飛行數百公里后精準返回巢穴，關鍵秘密竟藏在肝臟中的一種富含鐵的免疫細胞里，為長期困擾科學界的鳥類導航之謎提供了前所未有的線索。
鳥類如何在長途飛行中準確辨識方向，一直是動物科學界的難題。早在上世紀60年代，科學家就提出鳥類可能借由地球磁場導航，但當時的實驗設計和可重復性飽受質疑。此后，多項研究陸續表明，尤其是候鳥在內的多種鳥類，依賴復雜的內部磁感應系統和基于光化學的視覺機制在空中“看見”或感知地磁場，但具體的生物學“硬件”始終模糊不清。
最新這項被認為可能是里程碑式的研究工作顯示，信鴿體內存在一種特殊“內置羅盤”，而它竟然與通常用于清除衰老紅細胞的免疫細胞有關。研究人員指出，無論你對這種常被認為“臟亂”的城市鳥類印象如何，它們顯然在導航能力上擁有遠超直覺的復雜生理機制。
研究人員首次發現，信鴿是通過只存在于肝臟中的富鐵免疫細胞來“接入”地球磁場的。這類細胞屬于巨噬細胞，主要職責是分解衰老紅細胞，在這一過程中累積大量鐵元素，從而被轉化為能對磁場高度敏感的“量子級”微型感應器，猶如內置指南針。一旦缺失這類細胞，信鴿在飛行中就會完全迷失方向。
論文通訊作者之一、波恩大學附屬醫院分子醫學與實驗免疫學研究所所長Christian Kurts教授表示，他們原本并未預料到免疫細胞會承擔磁場傳感的角色，研究結果揭示了動物磁感知的一種此前未知的機制。另一位合著者、馬普動物行為研究所負責人Martin Wikelski教授則指出，看似鳥類“直覺”式的導航，很可能有著清晰的物理學和生物學基礎。
此前，科學界雖然普遍接受鳥類利用地磁場導航，但其具體感受器所在仍存在多種假說。早期研究甚至包括著名的鳥類導航研究夫婦Wolfgang與Roswitha Wiltschko在內的工作，都認為鳥喙內的磁鐵礦受體是指引鳥類方向的關鍵之一。為驗證這些觀點，研究團隊采用了振動樣品磁強計（VSM）和磁性細胞分選等工具，對不同器官進行系統篩查，以鎖定可能參與磁感應的細胞群。
科學家當然也沒有忽略此前頻頻被提及的“候選部位”——眼睛、鳥喙和大腦，這些部位在以往的鳥類導航研究中都扮演過主角。然而，新的實驗結果將他們引向了一個此前并不被廣泛關注的方向：肝臟和脾臟。研究第一作者、來自波恩大學及其附屬醫院的Clivia Lisowski博士表示，他們早期就注意到肝臟和脾臟因負責分解紅細胞而儲存大量鐵元素，因此可能具備特殊的磁性。
進一步的組織學和磁學分析發現，信鴿肝臟中的鐵含量明顯高于其他組織，這使其成為最有希望容納磁鐵礦類受體的部位。杜伊斯堡-埃森大學的Ulf Wiedwald教授指出，鐵在這些細胞中以氧化物納米粒子的形式結晶，使細胞呈現超順磁性，從而對外界磁場高度敏感。團隊在肝臟組織中觀測到迄今最強烈的磁響應信號，進而確認肝臟巨噬細胞是信鴿“內置GPS”的核心構件。
此后，鳥類學團隊通過野外行為實驗來檢驗這一發現的實際效果。他們選擇了一批已經訓練過、習慣從約20公里外放飛點返回研究所鳥舍的信鴿。當研究人員通過實驗手段“去除”這些肝臟巨噬細胞后，信鴿在導航能力上發生了戲劇性變化：在陰天條件下，這些缺失磁感應細胞的信鴿飛行過程中迷失方向，無法順利找到回巢路線；然而在晴天，當陽光未被云層遮擋時，即便缺乏這些細胞，信鴿仍能憑借太陽方位信息成功返回。
這一現象表明，信鴿的導航系統并非依賴單一信號源，而是一個多元的“冗余系統”：當肝臟巨噬細胞提供的地磁“內置GPS”失效或被干擾時，信鴿仍可借助太陽指示等外部線索進行補償。這種多通道導航模式，或許能解釋為什么在不同天氣和地理條件下，信鴿依舊表現出高度穩定的歸巢本領。
在解剖和超微結構層面，團隊通過電子顯微鏡觀察到，這些富含鐵的肝臟巨噬細胞與神經纖維呈緊密毗鄰甚至直接接觸的關系，這意味著細胞感知到的“磁信息”有物理通路可傳遞至大腦相關區域，從而對飛行路徑進行實時修正。Lisowski博士表示，這一發現提供了首個關于地磁信息如何在體內被感知并傳輸至大腦、進而指導運動的具體證據鏈條。
Wikelski教授指出，動物導航是自然界最令人著迷的現象之一，如今如果免疫系統中的細胞被證實參與方向感知，將從根本上改變我們對動物如何“認路”的傳統認知。研究團隊認為，信鴿的這一機制可能并非孤例，未來有望在更多遷徙性動物甚至其他類群中發現類似的磁感應—神經傳導通路。相關成果已發表于學術期刊《科學》（Science），并由馬普動物行為研究所通過新聞渠道對外發布。
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