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PNAS第一次分离出磁感应细胞

2012.7.10

  50年前,科学家们就发现了某些动物能利用地球磁场来侦查方向,30年前有研究人员提出至少一些细胞能“感应”到弱磁场,因为它们体内组织汇总存在少量铁物质。但是至今其中的机理,科学界还并不清楚。

  来自德国慕尼黑大学和英国剑桥大学的研究人员发表了题为“Magnetic characterization of isolated candidate vertebrate magnetoreceptor cells”的文章,采用了一种新方法,从迁移鱼类:鳟鱼的嗅上皮中分离得到了磁性细胞,指出了个体细胞如何对磁场作出反应的,相关成果公布在PNAS杂志上。

  生物感受磁场的能力,称为磁感受(magnetoreception),要找到能感受磁场的身体部位并不容易,因为磁场天然存在。比如光和声,全身都能照耀到,或者感受到。

  之前关于雌性细胞的研究备受阻碍,一部分原因是污染物——来自非磁性铁诱发的假阳性,或者来自磁性细菌。而且分离磁性受体细胞也很困难,因为已知的没有哪个感觉器官能放大磁信号。

  在这篇文章中,研究人员研发了一种彩虹鳟鱼,鳟鱼是一种迁徙动物,研究表明这种动物体内存在磁性受体细胞,但是之前追踪通往大脑感觉途径的研究由于污染物的可能,而无法分离出正确的磁性受体细胞。

  最新研究则将鳟鱼鼻腔组织的悬浮液放在光学显微镜下,然后在其周围布置好缓慢旋转的外部磁场,随后研究人员通过识别细胞的旋转运动分辨出磁性细胞,并用虹吸方式将这些细胞分离出来。

  研究人员发现这些磁性细胞含有一些富含铁的磁性颗粒,它们会固定在细胞膜上反光。这种独特结构使得磁性细胞对磁场的灵敏度比此前估计值要高出100多倍。这些发现提示这些细胞有能力探测磁北以及外部磁场的微小变化,而且可能建立了一种精确的磁场感知系统的基础。

  除此之外,这项研究提出的技术方法也为回答此类问题打开了一道新窗口,应用这种技术可以分析不同的动物,了解它们是否也具有磁性细胞,从而确定这些细胞在生物学功能上扮演的角色。

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