动物节律与地磁场的变化

动物节律与地磁场的变化张启富动物在地震前出现行为异常现象,已被国内外多次震例所证实。但是,对于其产生异常的原因和各种动物的自身正常生活节律的形成,至今,仍是个探索性的问题,地球磁场的变化大体上可分为长期变化和短期变化。长期变化如磁极移动、西向漂移、磁...     

鸟类利用地磁场定向的机制

地磁场和生物体问的相互作用关系是一个很有趣的未解之迷.虽然对地磁场的生物学作用至今还知之不多,为过近来有关鸟类利用地磁场信息定向的研究取得了较大的进展.很多鸟类能够对地磁场和外加磁场信息做出反应,这些反应可能通过磁场一生物化学过程介导.对此,目前有两种被广为接受的解释,一种认为在鸟喙上方存在一个磁场信息感受器,另一种认为通过视觉成像系统感受磁场信息.另外,最近研究发现磁场信息的感知分析功能有明显的单侧优势特征.虽然目前有关鸟类利用磁场信息定向的研究取得了很多进展,但是要想解释并利用鸟类的磁场定向功能还有很多工作要做.本文结合最近的研究发现对这一有趣的问题进行了综述.     

鸟类利用地磁场定向的机制(英文）

地磁场和生物体间的相互作用关系是一个很有趣的未解之迷。虽然对地磁场的生物学作用至今还知之不多,不过近来有关鸟类利用地磁场信息定向的研究取得了较大的进展。很多鸟类能够对地磁场和外加磁场信息做出反应,这些反应可能通过磁场−生物化学过程介导。对此,目前有两种被广为接受的解释,一种认为在鸟喙上方存在一个磁场信息感受器,另一种认为通过视觉成像系统感受磁场信息。另外,最近研究发现磁场信息的感知分析功能有明显的单侧优势特征。虽然目前有关鸟类利用磁场信息定向的研究取得了很多进展,但是要想解释并利用鸟类的磁场定向功能还有很多工作要做。本文结合最近的研究发现对这一有趣的问题进行了综述。     

磁与生物研究的创新之路

如果有人说,46亿年前地球上产生第一条生命体之时,磁就与生物结下了不解之缘,你不要以为这是美妙的神话故事。无数科学家辛勤劳动的汗水和智慧的结晶,为磁谱写着生命赞歌的奇特音符。     

亚磁空间生物学效应研究的实验系统

直径2 m的补偿式亚磁空间中,内置非铁磁性智能化多功能实验箱系统,箱内温控范围20~40℃,精度0.1℃,过温报警,湿度可控范围40%~80%,通风和光照任意。箱内中央空间(长×宽×高=66.0 cm ×40.0 cm ×28.3 cm)中,80%、15%和5%的位点剩余磁场分别平均为地磁场的0.5%~0.6%、1.3%~1.5%和2.7%~4.2%。箱内中央空间的高度为43.0 cm时,55%、35%和10%的位点剩余磁场分别平均为地磁场的1.9%、2.3%和3.3%。可用于多种生物学效应的观察和研究。     

亚磁场对雄性小鼠神经递质、 激素和血常规的影响

本研究主要是探讨连续亚磁场环境暴露对C57BL/6雄性小鼠（Mus musculus domesticus）神经递质、激素含量和血常规参数的影响。实验组为亚磁场暴露组（1.1 ± 0.5）μT,对照组为地磁场组（53.3 ± 0.2）μT。实验对象分别为3周龄幼年小鼠和8周龄成年小鼠。幼年小鼠随机分为实验组与对照组,每组42 只;成年小鼠也随机分为实验组与对照组,每组36只。幼年小鼠在两种磁场环境中的暴露时间为1 ~ 5周,成年小鼠的暴露时间为1、3、6、9、12周。采用液相色谱-质谱联用法（LC-MS）检测小鼠脑组织及血清中的神经递质含量,包括5-羟色胺（5-HT）、多巴胺（DA）、乙酰胆碱（Ach）、去甲肾上腺素（NA）、γ-氨基丁酸（GABA）;用 ELISA 方法检测小鼠血清中的激素含量,包括甲状腺素（T4）、生长激素（GH）、去甲肾上腺素（NA）;血常规在北京大学医学部检测。采用独立样本 t 检验对实验组与对照组的检测结果进行差异分析。与地磁场组相比,亚磁场组幼年小鼠脑组织多巴胺（DA）含量在第5周有显著降低（P < 0.05）,血清中的甲状腺素（T4）含量在第 2和5 周有显著降低（P < 0.05）,去甲肾上腺素（NA）含量在第4周出现显著性降低（P < 0.01）;与地磁场组相比,成年小鼠脑组织5-羟色胺（5-HT）、去甲肾上腺素（NA）含量在处理1周时均出现显著性降低（P < 0.05）,血清中5-羟色胺（5-HT）含量在第3周也出现显著性降低（P < 0.01）,甲状腺素（T4）含量在第 3、6、12 周出现显著性降低（P < 0.05）。血常规结果显示,成年和幼年小鼠的白细胞（WBC）在暴露早期第1周和第2周分别出现显著性增多（P < 0.01）,其他参数基本无变化。本研究发现,两个年龄段的小鼠对亚磁场响应的指标不完全一致,仅甲状腺素（T4）在两个年龄段小鼠的体内都出现显著性降低。通过本研究说明,甲状腺素（T4）、5-羟色胺（5-HT）、去甲肾上腺素（NA）、多巴胺（DA）和白细胞（WBC）可能是不同年龄段小鼠对亚磁场环境暴露较为敏感的生理指标,可在今后的亚磁场生物效应研究中重点关注。     

生物地磁响应研究进展

地球上的生物每时每刻都受到地球磁场的影响.本文从介绍磁场及地球磁场入手,详细阐述了生物对地球磁场的磁响应现象.从候鸟到厌氧细菌,大量生物已被证实可对磁场产生生理和行为响应,即表现为磁场影响生物的生理发育,且提供地磁信息作为"罗盘"与"地图",指导动物远距离迁徙或短距离扩散等.关于生物磁响应的机制,目前有两种假说得到广泛认可,即磁颗粒介导的磁受体假说和依赖光并基于自由基对的磁响应假说,而近期由中国科学家提出的磁蛋白生物指南针模型更是引起了广泛关注,但至今尚缺乏生物活体验证.目前,全球变化背景下的地磁场变化面临加剧风险,而国际上(尤其是国内)对生物磁响应现象的研究才刚刚起步,相关研究亟待深入开展,以便为应对地磁场变化提供基于生物磁响应的科学依据.     

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位导航参考。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,但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、基于光受体的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研究当前亟待解决的几个重要科学问题。