动物地磁导航机制研究进展

作     者：张兵芳 田兰香 ZHANG Bing-Fang;TIAN Lan-Xiang

作者机构：中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 中-法生物矿化与纳米结构联合实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《动物学杂志》 (Chinese Journal of Zoology)

年 卷 期：2015年第50卷第5期

页      面：801-819页

核心收录：

学科分类：071011[理学-生物物理学] 0710[理学-生物学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.41374074 41330104) 中国科学院科技创新交叉与合作团队项目 

主　　题：地磁场 动物地磁导航 感磁机制 神经通路 

摘      要：地磁场是地球重要的物理场,它不仅能保护地球生物免受太阳风及其他宇宙射线的伤害,阻挡地球生命赖以生存的大气圈和水圈被剥蚀,为地球生物提供一个温和的生存进化环境,而且其强度、偏角和倾角能为动物迁徙提供定位导航参考。目前,行为学研究已经发现许多鸟类、爬行类、两栖类、哺乳类等动物都能够利用地磁场导航。动物感知地磁场的磁感受器(magnetoreceptor)、磁信息的感知机制和信号传递通路一直是动物地磁导航研究的焦点和难点,但目前对它们的了解并不十分清楚。基于国内外学者最近的研究成果,本文首先介绍三种主要的磁感知机制及其相应的证据:电磁感应、基于光受体的磁感知及基于磁铁矿纳米颗粒的磁感知。其次,总结鸟类基于光受体和磁铁矿纳米颗粒的磁感知神经通路和相应的磁信息响应脑区:(1)眼睛视网膜上光依赖的磁感受器——隐花色素通过视觉通路与大脑联系获取准确方向信息;(2)上喙或内耳中的磁铁矿纳米颗粒磁感受器,通过三叉神经或内耳听壶传入神经将感知的磁场强度信息传至脑干前庭区域,获得导航图信息。最后,简要总结近年来哺乳动物地磁导航的研究进展,并指出动物地磁导航研究当前亟待解决的几个重要科学问题。