合肥又登上國際學術期刊!中外科研團隊破解動物遷徙之謎

2021年07月22日07:24

原標題:合肥又登上國際學術期刊!中外科研團隊破解動物遷徙之謎

參考消息網薩馬蘭奇體育頻道7月22日報導 在幾十億年的進化過程中,地球上許多生物進化出利用微弱地磁場,在海陸空不同空間、不同尺度上實現精準定向和導航的能力,但其科學原理尚未明確。

一直以來,“遷徙動物如何利用磁場找到回家的路”被《科學》雜誌列為125個尚未解決的重要前沿科學問題之一。

不過,現在這一問題終於被中外研究團隊合作破解了,相關研究的成果以封面長文的形式發表在《自然》期刊上。

中國科學院合肥物質科學研究院與英國牛津大學、德國奧登堡大學等實驗室組成的國際合作研究團隊,在動物磁感應和生物導航領域取得了重要突破——破解了遷徙鳥類利用地球磁場“導航”的原理。

報導介紹,研究人員應用磁共振光譜學等手段,對幾種鳥類的磁感應關鍵蛋白Cry進行了深入研究,並首次發現遷徙鳥類(例如歐洲知更鳥)的Cry蛋白對磁場的敏感性顯著大於非遷徙鳥類,這種敏感性主要體現在自由基對中糾纏電子的自旋狀態的改變。

研究還揭示出Cry蛋白磁感應機製源於其內部的電子行為:在藍光激發後,Cry蛋白中的輔基FAD發生還原反應,電子在Cry蛋白中TrpA、TrpB、TrpC、TrpD四個保守色氨酸 (tryptophan,Trp)之間進行跳躍,這種電子跳躍對磁場高度敏感。

通過量子化學實驗和理論計算首次發現,這一電子傳遞過程同時承擔了“磁感應”和“信號傳遞”2種不同的功能,其中第4個色氨酸TrpD對信號傳遞十分重要。

該研究在一定程度上揭示了遷徙鳥類對地磁場感知的量子生物學原理,為未來動物磁感應和生物導航研究指明了方向,也為仿生導航和生物磁控技術的發展提供了理論指導。

視頻精選
更多新聞