候鳥眼里的蛋白質感覺磁場方向

鳥類在長途跋涉時可以利用星空、嗅覺和磁場應來認路，牠們甚至可以無誤地返家萬里。那么候鳥長途遷徙中是如何準確感應磁場、辨認方向的呢？現在，德國奧爾登堡大學的研究人員發現，候鳥眼中的蛋白分子與大腦引導飛行方向的區域有關。該發現意味著候鳥是用眼睛“看”地球磁場，辨認出正確的方向。該文章發表在9月26日的《公共科學圖書館·綜合》（PLoS ONE）上電子雜志上。

此前的德國馬克斯普朗克鳥類研究中心的Claudia Mettke-Hofmann和Eberhard Gwinner追蹤了超過一百只的花園鶯（Sylvia borin）和薩丁尼亞鶯（Sylvia melanocephala momus），并且利用解剖學方法研究發現鳥兒們在路途中增長不少見識。花園鶯從非洲返回中歐時就帶著個較大的海馬回－－腦中處理空間學習的區域。而非遷徒性的薩丁尼亞鶯則無該變化。然而遷徒能增長鳥兒記憶力的證據還是缺乏的。

在這項最新的研究中，來自德國奧爾登堡大學的Dominik Heyers和同事分別給花園鶯（Sylvia borin）的前腦區和視網膜中注射了兩種不同的“追蹤器”。該前腦區稱為Cluster N，被認為是在鳥類確定方向時唯一有活性的區域。注射的追蹤器能夠與神經信號一起沿著神經纖維移動。

跟蹤結果顯示，在園鶯經歷過遷徙的渴望后，這兩種不同的追蹤器都停在了丘腦負責視覺的區域。研究人員表示，這種解剖學上的聯系強有力地表明，候鳥很可能是用視覺感受到磁場的。之前的研究表明，候鳥眼中的某種蛋白分子——藍光受體（cryptochromes）可能在確定飛行方向中發揮了重要作用。此次研究為此提供了支持。Heyers表示，當候鳥專注于某一個方向時，磁北（magnetic north）看起來就像一個黑點。

英國牛津大學研究鳥類遷徙的Miriam Liedvogel認為，這項新研究很好地顯示了視網膜與Cluster N之間的聯系。不過她并不認為據此就能證明鳥類能夠“看見”磁場。她表示，希望將來有實驗能夠證明，改變磁場會使鳥類丘腦的神經活動發生變化。

2003年《科學》雜志上的一篇文章顯示，圣路易的華盛頓大學醫學院的Russell N. Van Gelder等人發現另一種蛋白質cryptochromes（藍光受體）也會影響瞳孔縮張反射。他們發現缺失桿細胞和維細胞以及分布在視網膜的cryptochromes，老鼠對光的反應喪失了百分之九十九。阿拉伯芥和果蠅利用cryptochromes來當感光色素，但要證實cryptochromes對哺乳動物眼睛也是重要的，則不容易。 

他們測試四種老鼠的瞳孔對光的反應：正常鼠、缺失cryptochromes鼠、無桿細胞及錐細胞鼠、都無桿細胞及錐細胞和cryptochromes鼠。同之前發現的一樣，無桿細胞及錐細胞的老鼠需要十倍的光源才能讓瞳孔收縮。可是如果再缺失了cryptochromes則需要一百倍的光強度才能讓瞳孔收縮。這暗示著，沒有cryptochromes，視網膜無法感應或傳達光的差異。van Gelber認為他們發現的cryptochromes和視黑素在內視網膜形成有趣和復雜的非視覺感光系統。