动物地磁导航机制研究进展

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，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、光受体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当前研究中亟待解决的几个重要科学问题