德国马克斯·普朗克科学促进学会网站5月28日文章，原题：鸽子利用肝脏中的磁场传感器导航 鸽子如何飞行数百公里仍能找到归巢之路，这是一个向来令人们着迷的问题。最新研究表明，答案可能并非隐藏在鸟类的大脑或眼睛中，而是隐藏在它们的肝脏里。近日，德国波恩大学和德国马克斯·普朗克科学促进学会等机构研究人员发表在美国《科学》期刊的一篇论文表示，鸽子肝脏中的特殊细胞能够感应地球磁场，从而为鸟类提供“体内指南针”。
鸽子的肝脏内有一种名为“巨噬细胞”的、富含铁的免疫细胞，负责分解衰老的红细胞。在此过程中，它们会积累铁，从而获得使自身具备感应磁场的特性。如果这些细胞被去除，鸽子就很难顺利导航归巢。“研究结果揭示了一种此前不为人知的动物磁感知机制：免疫细胞会充当磁场传感器，这令我们很惊讶。”波恩大学分子医学与实验免疫学研究所所长、该研究的共同作者之一克里斯蒂安·库尔茨教授说。该研究的另一位共同作者、德国马克斯·普朗克动物行为研究所的马丁·威克尔斯基教授表示，“在鸟类导航中任何看似‘直觉’的反应，实际上都有其物理学、生物学基础。”
此前，科学家已经知道候鸟和信鸽在一定程度上依赖地球磁场来导航。但其深层原理一直是生物学领域的未解谜团之一。有学说认为，鸟类可能通过眼睛中的感光分子“看见”磁场，或者利用喙部的微小磁铁矿颗粒来探测磁场。但这些理论都没有获得有力证据。
这项新研究提出了一种不同的磁感知机制，并得到了实验室测试和行为实验相结合的支持。为了确定鸽子体内感应磁场的细胞位于何处，研究人员使用了“磁性细胞分离”等技术，对可能参与磁感知过程的鸽子器官进行了全面检测，包括眼睛、喙、大脑、肝脏和脾脏。在所有接受检测的鸽子组织中，肝脏显示出最高的铁浓度。“细胞中的铁能够结晶，使细胞具有磁性并对磁场产生反应。我们在肝脏组织中发现迄今为止最强的磁响应。”德国杜伊斯堡-埃森大学的乌尔夫·维德瓦尔德表示，进一步的分析确定鸽子肝脏中的巨噬细胞担负该职责。
为了检验肝脏巨噬细胞是否在导航中发挥作用，研究团队对信鸽开展了实验。这些鸽子经过训练，能从20多公里外返回位于德国康斯坦茨的马克斯·普朗克动物行为研究所的鸟舍。当去除巨噬细胞后，鸽子在太阳被云层遮挡的阴天失去了方向感。然而，当太阳再次出现在天空时，鸽子又成功导航归巢，它们很可能利用了太阳方位线索。这些结果共同表明，鸽子既能利用太阳定向，又能利用磁感知机制进行导航。
在获得这些细胞如何影响信鸽导航的证据后，研究人员接着又探究了鸽子体内可能如何传递来自肝脏的信号。电子显微镜显示，肝脏中富含铁的巨噬细胞紧邻神经纤维，这表明鸽子体内存在一条将磁信息传递到鸽子大脑的路径。研究人员表示：“这些发现首次为鸽子体内导航系统的底层原理提供确凿证据：地球磁场被巨噬细胞感知，再将信号传递到大脑以引导鸽子飞行。”
这项研究结合铁代谢、免疫与神经信号传导等已知生物过程，为解开动物导航之谜提供了新线索。“动物导航是自然界中最令人着迷的现象之一，”威克尔斯基表示，“如果免疫细胞是信鸽感知方向过程的一部分，那么这将从根本上改变我们对生物导航的认知。”
不过，许多问题仍然亟待解答，尤其是鸽子的大脑如何处理来自这些免疫细胞的信号。除鸟类外，这些发现可能也对鲨鱼等无需光线导航的动物有意义。我们人类自身，或许也在以我们尚未理解的方式对磁场作出反应。（王会聪译）