浙江
一项由德国马普动物行为研究所牵头的最新研究发现，信鸽之所以能飞行数百公里后精准返回巢穴，关键秘密竟藏在肝脏中的一种富含铁的免疫细胞里，为长期困扰科学界的鸟类导航之谜提供了前所未有的线索。
鸟类如何在长途飞行中准确辨识方向，一直是动物科学界的难题。早在上世纪60年代，科学家就提出鸟类可能借由地球磁场导航，但当时的实验设计和可重复性饱受质疑。此后，多项研究陆续表明，尤其是候鸟在内的多种鸟类，依赖复杂的内部磁感应系统和基于光化学的视觉机制在空中“看见”或感知地磁场，但具体的生物学“硬件”始终模糊不清。
最新这项被认为可能是里程碑式的研究工作显示，信鸽体内存在一种特殊“内置罗盘”，而它竟然与通常用于清除衰老红细胞的免疫细胞有关。研究人员指出，无论你对这种常被认为“脏乱”的城市鸟类印象如何，它们显然在导航能力上拥有远超直觉的复杂生理机制。
研究人员首次发现，信鸽是通过只存在于肝脏中的富铁免疫细胞来“接入”地球磁场的。这类细胞属于巨噬细胞，主要职责是分解衰老红细胞，在这一过程中累积大量铁元素，从而被转化为能对磁场高度敏感的“量子级”微型感应器，犹如内置指南针。一旦缺失这类细胞，信鸽在飞行中就会完全迷失方向。
论文通讯作者之一、波恩大学附属医院分子医学与实验免疫学研究所所长Christian Kurts教授表示，他们原本并未预料到免疫细胞会承担磁场传感的角色，研究结果揭示了动物磁感知的一种此前未知的机制。另一位合著者、马普动物行为研究所负责人Martin Wikelski教授则指出，看似鸟类“直觉”式的导航，很可能有着清晰的物理学和生物学基础。
此前，科学界虽然普遍接受鸟类利用地磁场导航，但其具体感受器所在仍存在多种假说。早期研究甚至包括著名的鸟类导航研究夫妇Wolfgang与Roswitha Wiltschko在内的工作，都认为鸟喙内的磁铁矿受体是指引鸟类方向的关键之一。为验证这些观点，研究团队采用了振动样品磁强计（VSM）和磁性细胞分选等工具，对不同器官进行系统筛查，以锁定可能参与磁感应的细胞群。
科学家当然也没有忽略此前频频被提及的“候选部位”——眼睛、鸟喙和大脑，这些部位在以往的鸟类导航研究中都扮演过主角。然而，新的实验结果将他们引向了一个此前并不被广泛关注的方向：肝脏和脾脏。研究第一作者、来自波恩大学及其附属医院的Clivia Lisowski博士表示，他们早期就注意到肝脏和脾脏因负责分解红细胞而储存大量铁元素，因此可能具备特殊的磁性。
进一步的组织学和磁学分析发现，信鸽肝脏中的铁含量明显高于其他组织，这使其成为最有希望容纳磁铁矿类受体的部位。杜伊斯堡-埃森大学的Ulf Wiedwald教授指出，铁在这些细胞中以氧化物纳米粒子的形式结晶，使细胞呈现超顺磁性，从而对外界磁场高度敏感。团队在肝脏组织中观测到迄今最强烈的磁响应信号，进而确认肝脏巨噬细胞是信鸽“内置GPS”的核心构件。
此后，鸟类学团队通过野外行为实验来检验这一发现的实际效果。他们选择了一批已经训练过、习惯从约20公里外放飞点返回研究所鸟舍的信鸽。当研究人员通过实验手段“去除”这些肝脏巨噬细胞后，信鸽在导航能力上发生了戏剧性变化：在阴天条件下，这些缺失磁感应细胞的信鸽飞行过程中迷失方向，无法顺利找到回巢路线；然而在晴天，当阳光未被云层遮挡时，即便缺乏这些细胞，信鸽仍能凭借太阳方位信息成功返回。
这一现象表明，信鸽的导航系统并非依赖单一信号源，而是一个多元的“冗余系统”：当肝脏巨噬细胞提供的地磁“内置GPS”失效或被干扰时，信鸽仍可借助太阳指示等外部线索进行补偿。这种多通道导航模式，或许能解释为什么在不同天气和地理条件下，信鸽依旧表现出高度稳定的归巢本领。
在解剖和超微结构层面，团队通过电子显微镜观察到，这些富含铁的肝脏巨噬细胞与神经纤维呈紧密毗邻甚至直接接触的关系，这意味着细胞感知到的“磁信息”有物理通路可传递至大脑相关区域，从而对飞行路径进行实时修正。Lisowski博士表示，这一发现提供了首个关于地磁信息如何在体内被感知并传输至大脑、进而指导运动的具体证据链条。
Wikelski教授指出，动物导航是自然界最令人着迷的现象之一，如今如果免疫系统中的细胞被证实参与方向感知，将从根本上改变我们对动物如何“认路”的传统认知。研究团队认为，信鸽的这一机制可能并非孤例，未来有望在更多迁徙性动物甚至其他类群中发现类似的磁感应—神经传导通路。相关成果已发表于学术期刊《科学》（Science），并由马普动物行为研究所通过新闻渠道对外发布。
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