研究推测细菌能帮助动物感知地球磁场

在过去的一个世纪里,最持久的科学谜团之一,就是一些生物究竟是如何似乎拥有感知地球磁场的能力。尽管有多种假说,也有大量的研究,但对于这个谜团,至今仍没有确切的答案。发表在英国《皇家学会哲学汇刊B辑》杂志的一篇新文章提出了一个新的假说,认为这种无法解释的感觉可能是动物之间共生关系的结果,而一类特殊的细菌具有沿着地球磁场线定向的能力。

新论文的共同作者、来自中佛罗里达大学的Robert Fitak解释说:“寻找一种机制已经被提出来,作为感觉生物学的最后一个主要前沿,并被描述为如果我们正在‘大海捞针’。”

几十年来,科学家们已经意识到蜜蜂、鸟类、鲸鱼和鳗鱼等一些生物都有感知地球磁场的能力。这种奇特的感觉被称为磁感,但支撑这种奇特感觉的确切机制还没有得到确凿的解释。在过去的几年里,有人提出了一种关于磁感的新假说,被称为 “共生磁感假说”。这一观点认为,趋磁细菌是某些动物磁感背后的根本解释。

趋磁细菌是一类特殊的细菌,已知它们会利用被称为磁体的特殊细胞内细胞器与磁场对准。在新发表的文章中,Fitak及其同事提出了最新的证据,支持这些趋磁细菌在动物如何感知周围地磁场方面发挥作用的假说。

对趋磁细菌假说最常见的批评是缺乏证据证明动物组织样本中存在趋磁细菌。针对这一批评,新文章挖掘了一个庞大的元基因组数据库,表明可以在许多动物物种中检测到趋磁细菌的基因痕迹。

“这些趋磁细菌的存在在很大程度上被忽视了,或者说在这些大规模的数据集中‘泥沙俱下’,”Fitak说。

Fitak表示,这些数据揭示了一些类型的趋磁细菌可以在被怀疑具有磁感能力的动物物种中被检测到。北大西洋露脊鲸、蠵龟和蝙蝠都被发现藏有不同类型的磁场感应细菌。

Fitak补充道:“我正在与共同作者和UCF当地的研究人员合作开发这些细菌的基因测试,我们计划随后对各种动物和特定组织进行筛选,比如在海龟、鱼类、棘龙虾和鸟类中。”

新文章还引用了最近的两项研究,报告了首次显示细菌直接影响生物体磁感的实证。第一项研究发表在去年的《自然-微生物学》杂志上,发现一种被称为真核海洋原生动物的特殊类型的微生物,直接从趋磁细菌中共生获得其磁感。

文章中引用的第二项研究描述了对芦苇莺施用抗生素的实验,这种鸟类被认为是依靠地磁感来引导其每年的长途迁徙。这项研究尚未经过同行评审或发表,然而,它确实证明了抗生素治疗会导致鸟类的方向感受到重大干扰。

尽管引用了这个新证据,但该研究非常明确地指出,这个假说仍然具有深刻的猜测性。目前还不知道趋磁细菌究竟是如何与宿主生物体进行交流的。另外,甚至还不知道该细菌需要居住在动物的什么地方才能赋予其磁场感应效应。

Fitak和其他研究人员相信,最近在元基因组技术和DNA测序方面的进展将为这些问题的新调查铺平道路。因此,尽管对于共生磁感假说来说还很早,但新文章表明这是一个值得更多研究的有效假说。

“即使共生磁感确实广泛存在,进一步的挑战在于解开宿主和趋磁细菌的交流机制,如鸟类如何感知细菌对环境磁场变化的反应?”作者在文章中问道。“总之,共生磁感假说是一个值得考虑的假说。”

新文章发表在英国《皇家学会哲学汇刊B辑》杂志上。

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