国际最新研究发现，迁徙动物体内存在导航“磁罗盘”蛋白

中新网北京6月24日电 (记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇生物物理学研究论文，研究人员对欧亚鸲眼睛视网膜里一种蛋白的磁灵敏度进行观测后发现，这种蛋白可能发挥了“活罗盘”的作用，让迁徙鸣禽能够利用地球磁场进行导航。

迁徙鸣禽欧亚鸲(图片来自Corinna Langebrake和Ilia Solov’yov)。 施普林格·自然 供图

作为本期《自然》封面文章的这项研究表明，迁徙动物体内存在一种磁灵敏分子，该“磁罗盘”可为鸣禽等动物迁徙发挥导航作用。

该论文称，许多迁徙动物利用地球磁场作为空间定向和迁徙路线导航的罗盘，之前有人提出名为隐花色素的光敏蛋白是该“导航设备”的组成部分，但实现这种能力背后的具体蛋白和物理性质一直有待明确。

论文通讯作者、英国牛津大学(Peter Hore)和同事分离出隐花色素4(CRY4)，并确定它的性质——欧亚鸲这种夜间迁徙鸣禽会在眼睛的感光细胞内表达CRY4。他们发现，CRY4具有作为光依赖性磁罗盘所需的磁性潜质。这种蛋白能产生光驱动的化学反应，该反应诱导的量子效应或能放大磁信号。

此外，研究人员还发现鸲的CRY4比鸡、鸽这种不迁徙禽类的CRY4的磁灵敏性更高，进一步提示CRY4作为磁传感器的可能性。

《自然》同期发表“新闻与观点”文章称，最新研究结果表明，CRY4可能是迁徙鸣禽用来探测地磁场的传感器。不过，仍需对CRY4进行眼内直接检测，才能确定CRY4是否确实是这些鸟类的磁传感器。(完)

来源：中国新闻网

为什么在靠近磁性南北极时，指南针的指向会发生异常？

作者：石兰（抄袭必究）

虽然当代的导航技术已非常成熟，但依然无法完全替代指南针的存在，它就像是一个具有磁化指示器特性的导航仪器，在过去的数千年时间里为人类指引地球上的道路。我们都知道，生活在南极的企鹅是没有指南针的，但它们却总能找到自己要走的路，并且，事实上指南针也无法给它们带来任何实质性的帮助。不要感到惊讶！因为，在向地球的磁性南北极位置靠近的时候，即使是我们手上的指南针，也会发生异乎寻常的行为指示。倘若正在打包行李的你想要和企鹅一起闲逛，即将开启一场南极之旅，那么，你要怎么做才能找到实际上的南极？

为什么指南针具有辨别方向的能力

地球本身就是一个具有强大磁性的物体，它的两极分别位于和地理南极、地理北极接近的地方，而地球表面上可以自由转动的磁体，则会因为磁体特性（异性相吸、同性相斥）而指示出南北方向的所在位置。虽然，古人并不能够清晰地理解地球磁场的本质，但却发现了这样的现象、并利用这样的性能来辨别自己所处位置的方向。指南针的发明，对于人类文明和科学技术的发展而言，都起到了不可估量的作用。在古代的时候，指南针又被称为司南，主要由一根位于轴上的磁针构成的它，在大地测量和航海等领域中被广泛应用。

地球具有天然磁场，磁针在这样的环境下自由转动，并将其位置始终保持在磁子午线的切线方向之上，然后，磁针的北极指向了北磁极。虽然，我们经常使用的GPS被广泛的使用在导航、测速和定位等方面，但对于某些特殊地形，比如：当存在较大的地物遮挡无法准确导航、甚至完全无法使用的时候， GPS便不能给予我们航向的正确指引信息。因而，随着时间的递进，指南针也有了新的版本，各种电子指南针在我们的智能手机中存在，并且它也有了电子罗盘或数字罗盘这一新的名字。通常使用磁通门和磁阻传感器加工而成的电子罗盘，同样也是利用地磁场来定义北极的位置。

指南针如何辨别南极在哪个方向

由于地球的自转活动，以及地核中富含铁的流体的晃动，从而产生了地球的磁场。这也是为什么会流体运动方式和速度的变化，会导致地球的磁场和磁极发生改变。虽然，地球地理上的南北极，所标记的是其旋转中心轴的相对两端，但由于地球磁性南北极的位置，并不是某个固定的点，因而，它们与地理上的南北极之间可能存在数千公里的距离差距。就指南针的设计而言，它的磁性针头的北端会指向地球的磁性北极，而它的另一端则指向了地球的磁性南极。

虽然，指南针在落下时将与我们站立时的磁场线相平行，但是，由于地球的磁场线在从北极到南极的时候，并不是呈现出沿着直线排列的方式。当我们向着地球的磁性南极靠近时，磁力线的分布将会弯曲，并直接进入了与地球表面垂直的磁性南极。也就是说，一旦我们达到这样的特殊位置，此时的指南针无法给予水平指向，而是直接指向了地球。此时，想要通过常见的指南针来指引方向已然行不通。

但是，我们可以携带一种特殊的指南针访问南极，它所拥有的自由浮动的指针，可以在三个方向上进行移动，其指针的“南端”会在你到达磁性南极的时候指向下方。同理，在地球的磁性北极，指南针针头的北端也会试图直至地面。因而，对于在极地探险的人们而言，他们往往会通过绘制太阳角或恒星位置的方式，从而计算出正北位置的所在。事实上，指南针提供的最准确读数应该是在赤道上，因为，此时地球的所有磁场线都处于水平状态，且都与地球的表面平行。

地球的磁场和极点拥有怎样的特性

地球的地理和磁极处于彼此相对的位置，比如，位于地球地理北极附近的是其磁性南极，这便是为什么当我们通过指南针确定位置的时候，它的指针会在北半球的时候指向磁性南极，并在位于南半球时指向磁性北极。与此同时，地球的磁极并不是固定不变的，磁场可能由于受到了流动金属岩浆的影响，而呈现出了不稳定的特征。比如，磁性北极每年的平均移动距离，就达到了大约在55公里左右。并且，这样的电磁异常并不是某个区域的特性，而是广泛的存在于世界各地，比如，位于地球液态外核边界附近地幔中的密集部分，导致了南部非洲的磁场扰动了类似于溪流中的涡流。

在已经过去的这30亿年中，地球的两极一直在发生变化，甚至达到了数以百计的彻底扭转次数，而最近一次的完全逆转则大约发生在78万年前。而这一系列变化，科学家们都从地质记录中找到了证据，包含了地球磁场逆转和位移的完整演变过程。在凝固之前的熔融岩石中，从与磁场对齐的金属被发现，到沉积在沉积岩层中的磁性金属，地球的所有动态变化过程，都通过不同地质时间内产生的新岩石记录了下来。随着上升到地表的熔岩融化，那些悬浮于熔岩中的铁颗粒，开始让自己转向地球磁场的方向，并在熔岩凝固后将金属沉积物的位置锁定，于是，这些地球磁场逆转和变化的信息被记录了下来。

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