研究推測細菌能幫助動物感知地球磁場

在過去的一個世紀里,最持久的科學謎團之一,就是一些生物究竟是如何似乎擁有感知地球磁場的能力。盡管有多種假說,也有大量的研究,但對於這個謎團,至今仍沒有確切的答案。發表在英國《皇家學會哲學匯刊B輯》雜志的一篇新文章提出了一個新的假說,認為這種無法解釋的感覺可能是動物之間共生關系的結果,而一類特殊的細菌具有沿着地球磁場線定向的能力。

研究推測細菌能幫助動物感知地球磁場

新論文的共同作者、來自中佛羅里達大學的Robert Fitak解釋說:「尋找一種機制已經被提出來,作為感覺生物學的最後一個主要前沿,並被描述為如果我們正在『大海撈針』。」

幾十年來,科學家們已經意識到蜜蜂、鳥類、鯨魚和鰻魚等一些生物都有感知地球磁場的能力。這種奇特的感覺被稱為磁感,但支撐這種奇特感覺的確切機制還沒有得到確鑿的解釋。在過去的幾年里,有人提出了一種關於磁感的新假說,被稱為 “共生磁感假說”。這一觀點認為,趨磁細菌是某些動物磁感背後的根本解釋。

趨磁細菌是一類特殊的細菌,已知它們會利用被稱為磁體的特殊細胞內細胞器與磁場對准。在新發表的文章中,Fitak及其同事提出了最新的證據,支持這些趨磁細菌在動物如何感知周圍地磁場方面發揮作用的假說。

對趨磁細菌假說最常見的批評是缺乏證據證明動物組織樣本中存在趨磁細菌。針對這一批評,新文章挖掘了一個龐大的元基因組數據庫,表明可以在許多動物物種中檢測到趨磁細菌的基因痕跡。

「這些趨磁細菌的存在在很大程度上被忽視了,或者說在這些大規模的數據集中『泥沙俱下』,」Fitak說。

Fitak表示,這些數據揭示了一些類型的趨磁細菌可以在被懷疑具有磁感能力的動物物種中被檢測到。北大西洋露脊鯨、蠵龜和蝙蝠都被發現藏有不同類型的磁場感應細菌。

Fitak補充道:「我正在與共同作者和UCF當地的研究人員合作開發這些細菌的基因測試,我們計劃隨後對各種動物和特定組織進行篩選,比如在海龜、魚類、棘龍蝦和鳥類中。」

新文章還引用了最近的兩項研究,報告了首次顯示細菌直接影響生物體磁感的實證。第一項研究發表在去年的《自然-微生物學》雜志上,發現一種被稱為真核海洋原生動物的特殊類型的微生物,直接從趨磁細菌中共生獲得其磁感。

文章中引用的第二項研究描述了對蘆葦鶯施用抗生素的實驗,這種鳥類被認為是依靠地磁感來引導其每年的長途遷徙。這項研究尚未經過同行評審或發表,然而,它確實證明了抗生素治療會導致鳥類的方向感受到重大幹擾。

盡管引用了這個新證據,但該研究非常明確地指出,這個假說仍然具有深刻的猜測性。目前還不知道趨磁細菌究竟是如何與宿主生物體進行交流的。另外,甚至還不知道該細菌需要居住在動物的什麼地方才能賦予其磁場感應效應。

Fitak和其他研究人員相信,最近在元基因組技術和DNA測序方面的進展將為這些問題的新調查鋪平道路。因此,盡管對於共生磁感假說來說還很早,但新文章表明這是一個值得更多研究的有效假說。

「即使共生磁感確實廣泛存在,進一步的挑戰在於解開宿主和趨磁細菌的交流機制,如鳥類如何感知細菌對環境磁場變化的反應?」作者在文章中問道。「總之,共生磁感假說是一個值得考慮的假說。」

新文章發表在英國《皇家學會哲學匯刊B輯》雜志上。

來源:cnBeta