2026年5月28日——鸽子如何飞行数百公里仍能找到回家的路，这一直令人类着迷。如今，研究人员表示，一个令人惊讶的答案可能隐藏之处，并非鸟类的脑部或眼睛，而是肝脏。

《科学》杂志发表的一项研究表明，鸽子的肝脏中存在一种特殊的细胞，能够感知地球磁场，为鸟类提供了内置指南针。

这些名为“巨噬细胞”的特殊细胞是一种免疫细胞，负责分解老化的红细胞。在此过程中，它们会积累铁元素，从而获得量子特性，使其可能对磁场产生反应。研究显示，如果这些细胞受损，鸽子便无法找到回家的路。

波恩大学医院分子医学与实验免疫学研究所所长、该研究共同资深作者之一Christian Kurts教授表示：“我们完全没有预料到免疫细胞会像磁场传感器一样发挥作用。我们的研究结果揭示了动物磁感知的一种此前未知的机制。”

该研究另一位共同资深作者、马克斯·普朗克动物行为研究所所长Martin Wikelski教授补充道：“鸟儿导航时所谓的‘直觉’，或许实际上有着物理基础。”

磁感知的来源

几十年来，科学家们一直知道候鸟和归巢鸽子的导航部分依赖于地球磁场。但如何探测磁场，这仍是生物学中未解之谜之一。相互竞争的理论认为，鸟类可能通过眼睛中的光敏分子“看到”磁场，或者利用喙中的微小磁性颗粒来探测磁场，但均未获得令人信服的实验支持。

这项新研究提出了一种不同的磁感知机制，并得到了实验室测试和行为实验相结合的支持。研究团队包括来自波恩大学和波恩大学医院的免疫学家、杜伊斯堡-埃森大学的物理学家，以及马克斯·普朗克动物行为研究所的鸟类学家。

为了确定鸽子体内哪些部位存在磁性细胞，研究人员使用了“振动样品磁强计”和“磁性细胞分选”技术，对被认为与磁感知相关的器官进行了筛查，包括眼睛、喙和大脑。他们还检查了肝脏和脾脏。

从事免疫学工作的第一作者、来自波恩大学和波恩大学医院的Clivia Lisowski博士表示：“我们有一些线索表明肝脏和脾脏具有磁性，因为它们分解红细胞，并在体内储存大量铁。”

结果支持了这一设想。在所有被检查的组织中，肝脏显示出最高的铁浓度。杜伊斯堡-埃森大学的Ulf Wiedwald教授补充说：“铁结晶成氧化物纳米颗粒，使细胞具有超顺磁性，并对磁场产生反应。我们发现肝脏组织的磁响应最为强烈。”

进一步的分析确定了肝脏中的巨噬细胞是负责这一功能的细胞。

从感知到导航

为了验证肝脏巨噬细胞是否在导航中发挥作用，鸟类学团队对经过训练的鸽子进行了实验，这些鸽子能够从超过二十公里外返回位于德国康斯坦茨的马普动物行为研究所的鸟舍。在移除巨噬细胞后，鸽子在遮天蔽日的阴天里失去了方向感。然而，当阳光可见时，鸽子成功导航回家，很可能是利用了太阳提示。这些结果共同揭示了鸟类在太阳定向之外，如何利用磁感知进行导航的机制。

有了这些细胞影响导航的证据，研究人员随后寻找肝脏信号可能的中继方式。电子显微镜显示，富含铁的巨噬细胞紧邻神经纤维，这暗示了一条磁场信息传递至大脑的路径。

Lisowski表示：“这些发现提供了首个具体证据，证明地球磁场如何在体内被感知并传递给大脑以指导运动。”

该研究将已知的生物学过程——包括铁代谢以及免疫系统和神经系统的通讯方式——汇聚起来，为动物如何导航这一基本问题提供了清晰答案。

Wikelski说：“动物导航是大自然中最迷人的现象之一。如果免疫细胞是鸟类感知方向的一部分，那将从根本上改变我们对导航的理解。”

还有许多问题有待解答，特别是这些细胞的信号在大脑中是如何处理的。在鸟类之外，这些发现也可能对鲨鱼等在无光环境下导航的动物产生影响。其他动物，甚至人类，或许也可能以尚未理解的方式对磁场做出反应。