
虹鱒魚的磁場細胞中,磁性微粒緊鄰細胞膜,而非細胞核。
在大海里暢游三年時間,離家300公里之遙,虹鱒魚依然能徑直地回到它最初的孵化地。通常,虹鱒魚跟隨著溪流游弋,并且鮮少出現方向錯誤。
這種非凡的航行壯舉很可能依賴一些感覺,魚類有極好的視力和嗅覺。但是,虹鱒魚看上去似乎更依賴地球磁場給它們指引正確方向。路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學地球科學家Michael Winklhofer領銜的研究小組分離出了這種魚體內的磁場細胞。這一進展能夠幫助研究人員進一步充分認識包括鳥類在內的各類生物的磁場感覺。
之前的研究顯示,很多種類的魚和候鳥能夠察覺磁場強度的不同。科學家認為這種能力的關鍵在于磁鐵礦(為所有礦產中磁性最強的),他們發現磁鐵嵌在一些鳥和魚的組織中。但是科學家一直未能分離出單個含有磁性物質的細胞。
由于這些磁場細胞數量極少,并且彼此距離較遠——如果它們聚集在一起,可能會彼此影響磁性,因此很難分離。研究人員表示,假如有一個組織中含有這種磁場細胞,那磁場細胞所占的比例很可能不到萬分之一。為將磁場細胞分離出來,Winklhofer和同事們在顯微鏡下放置了懸浮的虹鱒魚細胞,顯微鏡上也裝置了磁鐵。研究人員認為,這樣一來,所有含有磁性的細胞將會慢慢圍繞磁鐵旋轉。用這種方法,研究人員從虹鱒魚的鼻部分離出了磁場細胞。在每個虹鱒魚的嗅覺組織中,他們發現有1到4個細胞圍繞旋轉磁場轉動。并且,在每個細胞中,磁性微粒緊挨著細胞膜。
該研究成果在線發表于美國《國家科學院院刊》,研究報告稱,每個細胞的磁力比研究人員預想的大上百倍。這暗示,魚類不僅有能力覺察基本方向,而且其對磁場強度的感知能力能給它們提供更為精確的經緯度信息。