有迁徙行为的鸟类如何通过眼睛“看到”地球磁场？

在地球形成之初，还是个温度极高的熔岩球体，各种元素充斥着整个球体，随着时间的推移，球体逐渐“冷静”下来，铁、镍等较重的元素慢慢下沉到达地球中心，形成了今天的地核。

由于地核温度极高，这里的金属全部成为了液态，当这些液态金属移动时，它们体内的正负电荷运转速度会有差异，从而产生电流，进而产生地球磁场。

正是有了地球磁场，我们才能免受太阳风“爱的吹拂”，同时地球磁场还影响着地球上各种生物，其中最重要的就是磁场提供的导航信息。

早在战国时期，我国就出现了司南这种利用地球磁场进行导航的仪器。

而对于其他生物特别是具有迁徙性的鸟类，科学家也早已发现它们同样是利用磁场来作为迁徙的导航。

但是新的问题也随之产生了：这些鸟类是如何感应到地球磁场来保持正确的飞行方向的呢？

要知道，地球表面的磁场强度约为0.1~1毫高斯左右，是非常微弱的。

随着研究的不断深入，鸟类的秘密被科学家“扒的干干净净”，其中关于鸟类感应磁场的重要角色也被找到，它就是隐色素，也被称为Cry蛋白，这是一类对蓝光敏感的黄素蛋白。

图为Cry1蛋白

1880年，达尔文就记录了蓝光对于植物生长高度有抑制作用，但是在之后的一百年中，科学家都没有找到植物感受蓝光的物质。

直到1980年，研究人员才发现拟南芥植物中的HY4基因是植物感受蓝光所必需的基因。

1993年，通过对该基因进行测序，才发现这段基因中隐藏的蓝光受体，正是Cry蛋白。

而在植物中发现后不久，科学家惊讶地发现人体内同样存在着编码Cry蛋白的基因；之后，在果蝇和小鼠实验中，也在这些动物中相继发现了隐色素基因。

这时人们才意识到，Cry蛋白是广泛存在于真核生物体内的一种光受体蛋白。鸟类当然也不例外。

在动物体内，Cry蛋白主要集中在神经组织中，特别是与感光相关的组织中，比如视网膜就是Cry蛋白最活跃的组织之一，显然，动物体内受光调控的生理活动都有Cry蛋白的参与。

而鸟类的迁徙与导航，其实在很早之前就发现它们也受到了光的影响。

因为鸟类在白天飞行时具有很强的方向感，在夜晚却很容易迷失方向，那么单纯的依靠地磁感知理论就不能很好的解释这种现象，因此有人提出来：Cry蛋白实际上也参与了鸟类对地球磁场的感应。

当鸟类的眼睛被光照射后，Cry蛋白会形成一对具有自旋的自由基，而根据量子物理学中的“泡利不相容”原理，在同一轨道上的电子，它们的自旋方向总是相反的。

如果这种状态受到外界的因素影响，那么其中一个电子就会被激发而“脱离”。

但是在Cry蛋白中，两个成对的电子在被激发之后还能保持很长一段时间的“绞缠”状态，也就是说，无论双方离得有多远，一方的行为会影响另一方，这也是爱因斯坦所说的“鬼魅般的超距作用”。

这样一来，地球磁场就开始了它的“表演”。

当这对电子受到地球磁场的作用后，会改变它们的自旋状态，但由于Cry蛋白可以保持长时间的“绞缠”状态，所以电子不会逃离，而是会重新回到基态轨道，然后继续受到地球磁场的激发而改变自旋状态....

这种不断循环的相互作用让鸟类能够持续的感受到地球磁场。

另外，在视网膜中不同位置上的CRY蛋白，所感受到的磁场也是不一样的，这就会造成视网膜不同区域的Cry蛋白活性产生差异，从而影响到对光的感知。

不过这并非是坏事，因为这种感光差异可以让鸟类知道自身现在的朝向，所以从鸟儿的视角来看，它们的视野中不光包括了所看到的景象，还有明暗的差异来帮助它们辨明方向。

毫不夸张的说，鸟类可谓是真正的自带导航出行。这对于路痴来说，真真真是羡慕了。