科技日报记者吴长峰

记者从中科院合肥材料所获悉，磁高磁场科学中心与英国牛津大学生物研究团队由高校和德国奥尔登堡大学等实验室组成的国际合作研究团队，在动物磁感应和生物导航领域取得重要突破，揭示了候鸟感知地磁场的量子生物学原理。相关研究成果以长篇封面文章的形式于6月23日发表在Nature上。

来源：合肥材料科学，中文科学院研究所

在数十亿年的进化过程中，地球上的许多生物已经发展出利用微弱地磁场在不同空间和尺度上实现精确定向和导航的能力。科学原理还不清楚。 “迁徙动物如何利用磁场找到回家的路”曾被《科学》杂志列为125个未解决的重要前沿科学问题之一。另一方面，磁场的穿透性允许磁刺激远程且非破坏性地渗透到大脑等生物体的深处。利用磁场控制细胞或生物体具有无可比拟的优势，这也成为近十年来的研究热点。 .因此，阐明动物对地球磁场进行迁徙和航行的感知原理，揭示磁场对细胞或生物体的控制机制，不仅对基础研究具有重要意义，对生物磁控技术也具有重要意义。以及不依赖卫星的新一代导航定位技术。要求。

研究人员利用磁共振波谱等方法对几种鸟类的关键磁感应蛋白Cry进行了深入研究，首次发现欧洲知更鸟等候鸟对磁敏感领域。明显大于非候鸟，这种敏感性主要体现在“自由基对”中纠缠电子自旋状态的变化。研究还揭示了Cry蛋白的磁感应机制源于其内部的电子行为：蓝光激发后，Cry蛋白中的辅基FAD发生还原反应，Cry蛋白中的电子为TrpA、TrpB、TrpC ，和 TrpD。 ）。这种电子跳跃对磁场高度敏感。量子化学实验和理论计算首次发现，这种电子转移过程同时具有两种不同的功能：“磁感应”和“信号传输”。第四种色氨酸 TrpD 对于信号传输至关重要。

该研究在一定程度上揭示了候鸟感知地磁场的量子生物学原理，为未来动物磁感应和生物导航研究指明了方向，也为仿生导航的发展指明了方向。和生物磁控技术。发展提供理论指导。

编辑：刘一阳

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