在动物的众多感知能力中，最神秘且最具争议的当属对磁场的感知。迁徙的鸣禽、海龟及其他生物似乎能够探测到地球磁场，并利用其方向性来辅助导航。5月28日发表于《科学》的一篇论文揭示了一个令人惊讶的机制——信鸽肝脏中富含铁的免疫细胞似乎正是这些鸟类的“磁罗盘”功能的来源。

“这一概念简直令人难以置信。”美国北卡罗来纳大学教堂山分校的生态学家Catherine Lohmann表示，“这确实是一个全新的方向，也对学术界长期争论的问题给出了新颖见解。”

信鸽可能依靠富含铁的免疫细胞来感知磁场以进行导航。图片来源：RICHARD BEDFORD/ALAMY

在参加一场科学会议时，听完德国马克斯·普朗克动物行为研究所的鸟类学家Martin Wikelski介绍磁场在动物导航中的作用后，德国波恩大学的免疫学家Christian Kurts提到，他发现从小鼠和人类脾脏中提取的巨噬细胞中含有微小的磁性铁颗粒——这些颗粒形成于巨噬细胞分解老旧红细胞并捕获其铁原子时。那么，类似的免疫细胞是否也在信鸽的导航中发挥着作用呢？

论文第一作者、波恩大学的博士后研究员Clivia Lisowski检查了鸽子的各种组织是否与小鼠免疫细胞具有相同的微小磁性颗粒。她和同事原本预期会在脾脏中发现一个“热点”区域，因为在哺乳动物中，脾脏是巨噬细胞回收红细胞的主要场所。然而，高灵敏的磁力计显示，在所有测试的组织中，肝脏的信号最强——比仪器的背景噪声水平高出20倍以上。

对信鸽组织薄切片的染色证实，一种名为铁蛋白的铁化合物在肝脏巨噬细胞中含量丰富，在脾脏中稀少，而在喙部或大脑中则完全缺失。通过电子显微镜的进一步观察还发现，许多信鸽的肝脏巨噬细胞紧邻神经元。在哺乳动物中，脾脏中的神经元能够与巨噬细胞进行通信；而在哺乳动物和鸟类中，这些神经元也与中枢神经系统相连。

接下来，研究人员通过一个简单实验，测试了这些富含铁的巨噬细胞是否充当了信鸽的“磁罗盘”。他们训练了34只具有出色定向能力的信鸽，让它们沿着正东方向飞行19公里。白天，信鸽利用太阳的位置来确定方向。但当阴云密布、阳光被完全遮蔽时，它们便依靠自身的磁感应能力来确定方位。在博登湖附近，研究团队向18只鸽子注射了一种使巨噬细胞失活的药物，24小时后，趁着浓云蔽日将它们逐一放飞。这些鸽子身上都佩戴了全球定位系统（GPS）发射器，因此研究团队能够实时追踪它们的行踪。

结果显示，这18只信鸽全都迷失了方向，直到天晴后才飞回家。相比之下，未注射药物的16只信鸽在放飞后立径直飞回了家。为了排除药物导致鸟类迷失方向或产生其他副作用从而迷路的可能，研究人员在晴天放飞了被注射药物的信鸽，结果它们顺利飞回了家。

“这是一项极其令人振奋的发现。”美国鲍林格林州立大学的神经行为学家Verner Bingman表示。不过，他认为这项研究仅是“概念验证”，尚需进一步深入探究。他希望看到的实验并非是使巨噬细胞失活，而是对肝脏发出的磁信号进行控制。

瑞典隆德大学的动物生态学家Susanne ?kesson指出，关于肝脏在导航中的潜在作用仍存在若干疑问，比如巨噬细胞是如何将磁信息传递给附近的神经元的。 

Wikelski表示，如果铁蛋白机制得到证实，那么它“可能在蜜蜂、蝙蝠、鲸、鲨鱼等生物中普遍存在”。但Lohmann仍持谨慎态度。“我认为时间会证明这一理论是否正确。”Lohmann说，“但这确实引人入胜。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.ady2486