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微小的动物毛发可以充当敏感的罗盘针

统计力学表明,一些动物可能能够通过内耳中的一束微小毛发来感知地球磁场。动物用来感知地球磁场方向的确切机制长期以来一直是个谜。一种领先的理论表明,这种能力与内耳中的微小毛细胞束有关。俄罗斯圣彼得堡国立大学的基里尔·卡沃金(Kirill Kavokin)通过发表在 《欧洲物理杂志特刊》上的新研究,使用统计分析表明,这些毛细胞中只有大约 100 个可以充当有效的生物罗盘针,使动物能够准确地感知磁他们周围的领域。

这种独特的感知能力被命名为“磁感受”,在广泛的脊椎动物物种中发现:从候鸟到穴居啮齿动物。已经提出了几种机制来解释这种能力——但尽管进行了 50 多年的研究,但在自然界中尚未明确观察到这些机制。

一种主要的理论是基于内耳中的毛细胞束,称为“立体纤毛”。根据这个想法,静纤毛附着在磁铁矿的纳米晶体上:一种铁基矿物,可以永久磁化,与地球磁场对齐。随着动物的方向发生变化,磁铁矿会迫使附着在其上的静纤毛的方向发生变化。然后这些变化可以被机械感受器接收:可以检测机械压力的神经细胞——为动物提供磁场的物理感觉。尽管如此,这些神经细胞是否足够敏感以检测到这种微妙的变化仍不确定。

为了进一步探索这个想法,卡沃金在统计力学的框架下研究了静纤毛的波动,将统计的数学语言应用于大量的微观物体。

通过他的分析,Kavokin 表明静纤毛束确实可以充当高度敏感的指南针,机械感受器只需要大约 100 个毛细胞来接收它们的波动。这一有趣的结果可以让生物学家更接近于理解磁感受的起源,并最终确定自然界中的机制。

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