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解密动物“第六感”,磁感指路原因为何?

与人类的“第六感”不同,动物的“第六感”是一种磁感,然而,这种探测磁场的能力究竟是如何工作的,仍然是个谜。

文|陈根

对于人类来说,第六感被认为是一种“超感官知觉”,又称“心觉”,是能透过正常感官之外的管道接收讯息,预知将要发生的事情,与当事人之前的经验累积所得的推断无关。有趣的事,动物身上也有这样的“第六感”,不同的是,动物的“第六感”是一种磁感,即探测磁场的能力。

众所周知,许多动物都能通过感知地球磁场来导航,包括鸟类、蝙蝠、鳗鱼、鲸鱼,根据一些研究,甚至可能还有人类。生物学家甚至观察到如何通过遗传干扰果蝇和蟑螂中的隐花色素,可以消除昆虫根据地磁线索导航的能力。其他研究表明,鸟类和其他动物的地磁导航对光敏感。

然而,脊椎动物的确切机制却仍不太清楚。一种假设认为,这是动物和磁场感应细菌之间共生关系的结果。事实上,自20世纪70年代以来,研究人员一直怀疑,由于磁铁可以吸引和排斥电子,地球的磁场(也称为地磁场)可能通过影响化学反应来影响动物的行为。

当一些分子被光激发时,一个电子可以从一个分子跳到另一个分子,并产生两个具有单电子的分子,称为自由基对。单电子可以以两种不同自旋状态之一存在。如果两个自由基具有相同的电子自旋,则它们随后的化学反应缓慢,而具有相反电子自旋的自由基对可以更快地反应。磁场可以影响电子自旋态,从而直接影响涉及自由基对的化学反应。

其中,在具有磁感应能力的动物活细胞中,被称为隐光色素(cryptochromes)体的蛋白质被认为是进行这种激进对机制的分子。而现在,东京大学的研究人员首次观察到了隐光色素对磁场的反应。

该团队使用HeLa细胞进行研究,HeLa细胞是实验室培育的人类宫颈癌细胞系,经常被用于此类实验。他们专注于细胞的黄素分子,这是一种隐色子的亚单位,在蓝光下会产生荧光。

研究人员用蓝光照射细胞,使其产生荧光,然后每隔四秒在它们身上扫过一个磁场。而每次扫过它们时,细胞的荧光都会下降约3.5%。

研究小组表示,这种变暗是自由基对机制发挥作用的证据。基本上,当黄素分子被光激发时,它们要么产生自由基对,要么发出荧光。磁场影响更多的自由基对具有相同的电子自旋状态,减缓它们的化学反应,并使整体荧光变暗。

可以说,这项工作提供了磁场对溶液中测量的化学反应的影响与活细胞中发生的化学反应之间的直接联系,也解开了动物的“第六感”之谜。

其研究结果已发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

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