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進化如何優化鳥類的磁性傳感器

桑間濮上網2025-11-23 13:01:00【時尚】0人已圍觀

簡介黃腹紋霸鹟Empidonax flaviventris）是霸鹟家族中的一種小型食蟲動物，不能產生蛋白質隱色素4。這種鳥在北美繁殖，冬天遷徙到墨西哥南部和中美洲。鳴謝:uux.cn卡爾·馮·奧西茨基-奧青島包養外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信199-7144=9724）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達

黃腹紋霸鹟（Empidonax flaviventris）是霸鹟家族中的一種小型食蟲動物，不能產生蛋白質隱色素4。何優化鳥這種鳥在北美繁殖，磁性傳感青島包養外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信199-7144=9724）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達冬天遷徙到墨西哥南部和中美洲。進化鳴謝:uux.cn卡爾·馮·奧西茨基-奧爾登堡大學
（神秘的何優化鳥地球uux.cn）據奧爾登堡大學（卡爾·馮·奧西茨基）：候鳥能夠使用包括磁羅盤在內的各種機制以驚人的精度導航和定向。奧爾登堡大學的磁性傳感生物學家Corinna Langebrake博士和Miriam Liedvogel教授博士以及威廉港的“Vogelwarte Helgoland”鳥類研究所領導的一個團隊現在對數百種鳥類的基因組進行了比較，并發現了進一步的進化證據，證明鳥類眼睛中的何優化鳥一種特定蛋白質是這一過程的磁受體。
研究人員發現，磁性傳感編碼蛋白質隱花色素4的進化基因發生了重大的進化變化，某些鳥類已經完全失去了它。何優化鳥青島包養外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信199-7144=9724）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達
這些發現表明了對不同環境條件的磁性傳感適應，并支持隱花色素4作為傳感器蛋白發揮作用的進化理論。
這項研究是何優化鳥由奧爾登堡大學和牛津大學（英國）的研究推動的，該研究表明，磁性傳感磁接收是基于候鳥視網膜中某些細胞發生的復雜量子力學過程。
在2021年發表在《自然》雜志上的一篇論文中，德國-英國團隊提出了一些發現，根據這些發現，隱花色素4很可能是他們一直在尋找的磁受體：首先，他們能夠證明這種蛋白質存在于鳥類的視網膜中，其次，對細菌產生的蛋白質的實驗和模型計算都表明，隱花素4對磁場的反應表現出可疑的量子效應。
有趣的是，研究還表明，作為候鳥的知更鳥比作為常駐物種的雞和鴿子對磁場更敏感。
“因此，隱色素4在知更鳥中比在雞和鴿子中更敏感的原因必須在蛋白質的DNA序列中找到，”Langebrake說，他是主要作者。“這一序列可能是通過這些夜間遷徙鳥類的進化過程優化的。”
因此，在目前的研究中，Langebrake和Liedvogel領導的團隊首次從進化的角度研究了磁接收。研究人員分析了363種鳥類的隱花色素4基因，從斑點獼猴桃到歌麻雀。
首先，他們將該蛋白質的進化率與兩種相關的隱花色素的進化率進行了比較，發現用于比較的隱花素的基因序列在所有鳥類中都非常相似：它們在進化過程中似乎變化很小。這很可能是由于它們在調節內部時鐘方面的關鍵作用——這是一種對所有鳥類都至關重要的機制，在這種機制中，修改會產生極其負面的影響。
相比之下，Cryptochrome 4被證明是高度可變的。奧爾登堡大學鳥類學教授、鳥類研究所所長Liedvogel解釋道：“這表明這種蛋白質對適應特定的環境條件很重要。”。由此產生的專門化可能是磁接收。她解釋道：“在其他感覺蛋白中也觀察到了類似的模式，比如眼睛中的光敏色素。”。
然后，研究人員仔細觀察了chryptochrome 4的基因序列在鳥類進化史上是如何進化的。研究結果使科學家們得出結論，特別是在雀形目的情況下，蛋白質已經通過快速選擇進行了優化。Langebrake說：“我們的研究結果表明，進化過程可能導致隱花色素4專門作為鳴禽的磁受體。”。
另一個有趣的發現是，在熱帶鳥類的三個分支中——鸚鵡、蜂鳥和Tyranni（Suboscines），也被稱為暴君——隱花色素4的信息在進化過程中丟失了，這意味著這些鳥類無法產生這種蛋白質。這表明它對它們的生存沒有起到至關重要的作用。然而，雖然鸚鵡和蜂鳥是久坐不動的，但一些暴君是長途遷徙者，他們和歐洲的小型鳴禽一樣，白天和晚上都會飛行。
Langebrake說：“與知更鳥不同，它們沒有隱色素4，這一事實使它們成為研究磁感受各種假設的理想系統。”。
這里有一個有趣的問題：Tyranni是否已經發展出獨立于隱花色素4工作的磁感？或者他們能夠在沒有磁感的情況下定位自己嗎？
另一種可能性是，它們的磁感與知更鳥的磁感具有相同的特征，例如，這種磁感依賴于光，可以被無線電波干擾。這位生物學家強調：“前兩種情況將有力地證實隱色素4假說，而第三種情況將給該理論帶來問題。”。
因此，下一步，研究團隊計劃調查Tyranni的磁取向，并澄清它們是否具有磁性。Liedvogel說：“Tyranni分支為我們提供了一個自然的工具，可以理解隱色素4的功能以及磁接收在候鳥中的重要性。”他概述了進一步研究的起點。
這項研究發表在《英國皇家學會學報B：生物科學》上。

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