9700万年前的“GPS”为生物导航

美国《科技日报》2月2日文章，原文：科学家发现距今9700万年的“GPS”，或曾为远古动物导航一项最新研究显示，动物利用地球磁场进行导航的能力，比此前认为的出现时间要早得多。科学家在距今约9700万年的古老海底沉积物中发现了一类微观磁性化石，它们可能构成了一种原始却高度精巧的“内部导航系统”，为理解现代鸟类、鱼类等动物如何进行远距离迁徙提供了关键线索。这些磁性化石体积极小，大概有细菌细胞那么大，呈现矛头、纺锤、子弹或针状等形态。这也是迄今为止，生物利用地磁进行导航的最早直接证据。

来自英国剑桥大学与德国亥姆霍兹中心的研究团队，通过最新技术对这些磁性化石的内部结构进行了三维成像，揭示了其独特的磁学特征。结果表明，其内部结构在设计上非常适合感知地球磁场的方向与强度，具备为生物提供精确空间定位信息的潜力。哈里森表示，无论这些化石最初来自何种生物体内，可以确定的是，这种生物可能具备相当成熟的导航能力。研究团队推测，具备这种导航系统的生物应是一种数量庞大、具备明确迁徙行为、并长期生活在海洋中的动物。剑桥大学地球科学系教授里奇·哈里森认为，它们可能是一种远古鳗鱼。鳗鱼大约在1亿年前出现，是最神秘的迁徙物种之一，能够往返于淡水河流与数千公里外的海洋产卵地，并已被证实具备感知地球磁场的能力。

磁感应能力是自然界中最神秘的感官之一。现代研究发现，鸟类、鱼类和昆虫能够依靠地球磁场完成跨越数千公里的迁徙，但其生理机制仍未被完全破解。有假说认为，生物体内存在微小磁铁矿晶体，它们会像指南针一样随地磁场排列，为神经系统提供方向信息。

自然界中，一些水生细菌已经进化出原始的磁感应能力。它们体内排列成链的纳米级磁性颗粒，帮助自身沿磁力线移动，从而抵达更适宜生存的水层深度。但此次发现的磁性化石，体积比细菌使用的磁性颗粒大出10至20倍，显然并非简单放大版。通过对其内部磁矩排列方式的分析，研究团队发现，这些化石内部形成了一种稳定而复杂的“涡旋式”磁结构，能够对地磁强度的细微变化产生灵敏响应。这种结构不仅可以感知地磁倾角，从而判断纬度，还能通过磁场强度变化提供经度信息，理论上足以支持生物在广阔海洋中的精准定位。研究人员形象地比喻称，这种磁性结构很可能是“生物GPS”核心组件。

‍新发现也为追溯磁感应能力的进化路径提供了新线索。科学家认为，磁性化石可能代表着生物从细菌的简单磁感应，向动物体内高度专业化导航系统演化的关键一步。（作者理查德·J·哈里森等，蒋礼译）