美國陸軍-空軍-海軍聯(lián)合項目的研究人員在遷徙的歐洲知更鳥的眼睛中發(fā)現了一種蛋白質，它可能是不使用 GPS 導航地球磁場的關鍵。
美國軍方資助的科學家已經分離出一種存在于候鳥眼中的蛋白質，它可以解釋我們的鳥類朋友如何在沒有地圖的情況下長途跋涉 - 以及未來的士兵如何在沒有 GPS 的情況下使用這種能力進行戰(zhàn)斗。
該研究處于早期階段，未來幾年不太可能掌握在士兵手中。但它最終可能會導致其他研究和軍事發(fā)展領域的直接應用或不可預見的機會。
幾十年來，研究人員一直假設鳥類、魚類、海龜和昆蟲可能如何利用地球磁場在全球范圍內進行遠距離導航。
以及根據陸軍發(fā)布的消息，來自美國陸軍研究實驗室、全球海軍研究辦公室和空軍科學研究辦公室的聯(lián)合資助支持準確地隔離導致這種情況發(fā)生的原因，最近英國牛津大學的研究人員在科學雜志《自然》上發(fā)表了一篇論文。
據新聞稿稱，通過分析遷徙的歐洲知更鳥，研究人員在鳥眼中分離出一種蛋白質，然后對其進行測試，以了解這種蛋白質可以幫助鳥類探測地球磁場并導航它們的遷徙。
美國《陸軍時報》采訪了陸軍研究實驗室生物化學項目的項目經理 Stephanie McElhinny 博士，討論了這一發(fā)現及其影響。
在軍事背景下進行生物化學研究的關鍵目標和挑戰(zhàn)之一是從脆弱的活體中獲取生物材料——在這種情況下是蛋白質，并進入更強大的系統(tǒng)。或者至少，研究人員需要在尋找未來戰(zhàn)斗優(yōu)勢的士兵手中掌握這些材料的特性。
2021 年 4 月 15 日，在 Hohenfels 訓練區(qū)的 Dragoon Ready 21 期間，一名分配到第 2 騎兵團的士兵準備手動發(fā)射 AeroVironment RQ-11 Raven 無人機，以偵察敵方部隊。（Spc. Zachary Bouvier/陸軍） （Spc. Zachary Bouvier/聯(lián)合多國準備中心）
“蛋白質具有非常酷的功能，但如果我們可以將它們放在一個不需要保持濕潤的陸軍系統(tǒng)中，它們會更酷，”麥克爾欣尼說。
McElhinny 解釋說，科學家們假設這種蛋白質——隱花色素——在磁感應中發(fā)揮了作用。隱花色素并非鳥類獨有。人類擁有相同的蛋白質，它有助于調節(jié)我們的晝夜節(jié)律，或地球自轉的自然日光/黑暗模式。
節(jié)律是人類的生物鐘，而隱花色素有助于使該生物鐘與光周期保持同步。
McElhinny 說，當研究人員研究知更鳥時，他們不必從它的眼睛或任何可怕的東西中取出蛋白質。
為了測試隱花色素蛋白質，他們能夠合成編碼蛋白質的 DNA，將其作為宿主在細菌內部生長，然后收獲它，就像敲開堅果殼來獲取肉一樣。
美國陸軍-空軍-海軍聯(lián)合項目的研究人員在遷徙的歐洲知更鳥的眼睛中發(fā)現了一種蛋白質，它可能是不使用 GPS 導航地球磁場的關鍵。（軍隊）
然后他們研究了蛋白質的組成部分，即氨基酸鏈。在該鏈中連續(xù)有四個色氨酸氨基酸。
科學家們推測，這排色氨酸允許電子從一個“跳躍”到另一個，產生所謂的對磁敏感的自由基對。這為鳥類的大腦提供了一種可遵循的模式，在某種意義上使其與環(huán)境中的磁場同步。
為了測試這一點，他們合成了隱花色素的版本，其中四種色氨酸中的每一種都被獨立破壞，以查看該鏈是否仍然允許跳躍。而它沒有，這意味著四色氨酸鏈是允許“跳躍”的關鍵，他們認為將鳥的眼睛和大腦與周圍的隱形磁場聯(lián)系起來。
為了進一步驗證，研究人員嘗試從雞和鴿子、非候鳥中分離隱花色素蛋白，它沒有用。這導致研究人員提出另一個假設——隱花色素蛋白的這種功能是遷徙動物或至少候鳥獨有的。
美國陸軍-海軍-空軍資助的研究需要新的方法來測量鳥眼中的蛋白質如何工作。在某些情況下，團隊必須開發(fā)自己的方法和設備設置。（軍隊）
“我們認為這些結果非常重要，因為它們首次表明來自候鳥視覺器官的分子對磁場很敏感，”奧爾登堡大學生物與環(huán)境科學研究所的 Henrik Mouritsen 教授說。
然而，盡管取得了成功和發(fā)現，Mouritsen 警告說，這可能不是鳥類導航的最終答案。那是因為這項工作是在實驗室中完成的，而不是在自然界中完成的。測試的磁場比在戶外發(fā)現的強得多。
“因此，仍然需要證明這種情況正在鳥類眼中發(fā)生，”穆里森說。
在這個層面上所做的工作被稱為“基礎研究”。從本質上講，它在實驗室環(huán)境中提出了基本問題，這些問題可以成熟或推進到更多的實驗室外應用。
“如果我們能證明隱花色素 4 是磁性傳感器，我們將證明一種基本的量子機制，它使動物對環(huán)境刺激的敏感度比以前認為的弱一百萬倍，”牛津大學化學教授 Peter Hore 說。
