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生物导航丶基因长出磁铁丶被设计了吗?

(2016-12-12 23:52:07)
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褚襄烈

分类: 创造设计或进化机遇探讨/案例
蜂之罗盘
蜜蜂外出采蜜,可以离巢12公里而不迷失方向,它们的导航系统,比我们想像中还要细腻。

对後文的解說

DNA是造物主写在每一中生物里的密码,在精卵结合那一刻开始,来自父母的染色体形成该生物的第一个细胞和染色体。染色体是一个巨大的生物体建筑图库,它的密码指令告知生物何时长甚麽,长多大,区度如何,长不同样的毛发,不同的肌肉(心在的肌肉和手的肌肉不同等等),脸的弧度,所以分得出中国,日本,韩国的脸,粗细不同的骨骼,还要在不同大小的骨与骨间长不同大小的骨膜,韧带,确保有骨液之分泌以润滑(不然两下就磨损了)...
「關節」的圖片搜尋結果相關圖片

很难想像的,蜜蜂的精卵结合,居然能长出铁(人也有),还带磁性,可做导航用。不单如此,还牵涉到它们有能力「计算」。太阳角度,距离...。如蜜蜂找到蜜源,返巢,跳舞告知其他蜜蜂。假设单程距离花15分钟,不计算跳舞时间,待跳完後,其他蜜蜂要在飞去采蜜时,已过30分钟。您知道太阳的位置改变几度了吗?360÷24÷2=7.5度。差之毫厘,谬以千里。蜜蜂采蜜最远可达12公里,一点点差别,最後仍会差很多,可能找不到食源,舞就白跳了!

并且,蜜蜂这些功能是与太阳整合好的!

看看GPS或北斗是多复杂。 GPS用三顆衛星可定位,但須第四顆調整車子和它的時間差異。嗯,它有时还会骗人呢!
相關圖片Example of a GPS system at work.

蜜蜂不用学这些本领,也不是父母教的,是写在DNA中传给下一代。请问,是谁写在第一代基因里的?它自己研究?碰运气,靠基因突变,那成功的,就得存活,不然就被淘汰!所以,现在看到的就是物竞天择,适者生存情形下的得胜者?

动物的本领我们常说是自然,天生,或奥秘无解。不过,天生实非天生,自然也非自己就然那麽简单。
究竟有位设计者,宇宙工程师设计的合理,或是完全靠盲目进化,机遇,以至有这许多奥妙生物与功能?您说呢?

所以,蜜蜂的不需要學(1,2,3,角度),沒父母教,單靠遺傳就有的聰明,真正的答案是寫在DNA密碼中。並且在造它時,已將它所需要知道的太陽,科學計算(它當然需要某一形式的「計算」),地理系統寫入DNA中,代代相傳。所以,是誰在它DNA密碼寫下這些聰明呢?生物导航丶基因长出磁铁丶被设计了吗?


生物导航丶基因长出磁铁丶被设计了吗?

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重点提要
■许多动物在回巢或迁徙过程中,利用感受地磁的能力做为导航依据。已经有许多研究证实鸟类有磁感,而蜜蜂是科学家亟欲了解的磁感昆虫。
■蜜蜂大脑视叶中具有隐色素,可能藉由化学磁感系统来感受磁场变化;腹部的磁铁颗粒则可能是蜜蜂的另一种磁感系统。
■研究证实,腹神经索遭切断的蜜蜂,大脑即无法感受磁场改变,表示腹部营养细胞内的磁铁颗粒就是磁感所在。

当你在一个陌生的地方旅行时,要怎麽知道你位在哪里?又该如何前往目的地?看地图是很好的方式,而全球定位系统(GPS)更是方便的工具。然而,自然界中的动物并不会使用这些工具,它们如何在回巢或迁徙的过程中得知这些讯息呢?

首先,太阳对动物来说是相当重要的方位指标,许多动物可以透过太阳在天空中的位置得知方位,尽管在阴天多云的日子,太阳被厚厚的云层遮住,有些动物仍能看到天空中的偏振光而推测出太阳的位置;地标也是重要的资讯,鸟类或蜜蜂等动物会记忆巢周围醒目的物体,以帮助它们找到回家的路;除此之外,有些动物已经证实可以感受地球磁场,做为导航的依据。

地球就像一个巨大的磁铁,持续产生磁场,这个磁场能让磁针一直指向南北方。当我们在深山或是在海上迷失方向时,指南针便能帮助我们利用地球磁场而得知方位。地磁对能感受地球磁场的动物,也提供了相当可靠的讯息,并影响着它们的归巢或迁徙行为。磁场方向可提供方向讯息,而磁场强度和磁倾角可提供位置讯息,综合这些资讯,动物得以在脑中绘出「磁场地图」来帮助自己找到回家的路或迁徙的方向。

动物磁感的例子以鸽子的归巢行为最着名。美国康乃尔大学神经生物与行为学家基顿(William T. Keeton),将一个小磁铁黏在鸽子的头上之後,这些鸽子便无法找到回家的路。除了鸟类,一些昆虫也被发现能够感受并利用磁场。例如,美国的大桦斑蝶每年都会南来北往的迁徙,地磁与太阳的位置在它们的迁徙过程中,成为判断方向的主要依据。

果蝇也被用来进行磁感的研究,美国麻州大学医学院的神经学家盖吉尔(Robert J. Gegear)等人先将果蝇放入一个T字形的管子中,T字的两端有产生不同磁场的线圈,训练的时候,在其中一端放置糖水吸引果蝇,接下来就算没有放置糖水,果蝇也会前往原本放置糖水的那一端,证明了果蝇具有感受磁场的能力。此外,白蚁丶蟑螂跟苍蝇在休息时的行为,也会受磁场方向改变而影响,这些昆虫在休息静止不动的状态下,若改变磁场方向,就会改变体轴方向,显示这些昆虫就算在休息状态下,也都保有感受外界磁场的能力。

地标与太阳之外的指引

蜜蜂是外出采集食物的社会性昆虫,其外出距离最远可达12公里,为了在采集後能准确回到巢中,蜜蜂具有相当发达的导航系统。在邻近蜂巢的区域,蜜蜂可参考附近地标找到蜂巢位置;而前往较陌生的地方时,可藉由太阳的方位与体轴之间的夹角来判断归巢方向,即使在太阳被云层遮蔽时,蜜蜂仍可藉由天空中的太阳偏振光推断太阳的位置。蜜蜂还可利用周围景物投射在视网膜上产生的影像流动,来推算飞行距离。获得了方向资讯与距离资讯,蜜蜂得以在每次外出後找到归巢路线。

此外,蜜蜂尚被推测具有一套能感受地球磁场的导航机制。康乃尔大学昆虫学家琼恩(David De Jong)将蜂群自旧蜂巢移入新的空巢後发现,蜜蜂会根据地磁方向重建内部的巢片,巢片方向与地磁夹角,会与旧巢一致,说明蜜蜂在巢中能够感应磁场。夏威夷大学神经生物学家华克(Micheal M. Walker)与毕特曼(M. E. Bitterman)也利用糖水引诱蜜蜂学习分辨不同磁场,证实蜜蜂在外飞行时仍有感受磁场的能力,敏感度最高可分辨仅26奈特士拉(nT)的磁场改变,地球表面磁场通常处於2万4000~6万6000nT的范围,蜜蜂感应地磁游刃有馀。

动物要感受外界的资讯,先决条件就是要有相对应的感受器,例如我们有嗅觉受器让我们可以闻到气味丶味觉受器让我们尝出味道。感受磁场也是一样,动物可没办法像人类一样看着指南针说出「噢,这边是北方,那边是南方」。在它们体内势必有着磁感受器,而目前已知的陆生动物磁感系统可分为两种——化学磁感系统及磁铁矿磁感系统。

在化学磁感系统中,动物的眼睛或脑中具有一种称为「隐色素」的蛋白质,这个蛋白质吸收光能量之後会变成激发态,进而对磁场产生反应。已有研究证明,鸽子丶知更鸟等,都是利用隐色素做为磁感受器。

而在昆虫中,大桦斑蝶与果蝇皆已证实磁感受器存在於大脑视叶中,并与隐色素的表现有关。例如先前提到果蝇的实验中,用糖水训练T型管中的果蝇会前往特定磁场线圈的那端,但若是利用分子生物技术方式,使隐色素的基因不表现时,果蝇就无法做出正确的选择,这说明了隐色素就是果蝇的磁感受器。此外,当研究人员在光照情况下以正常果蝇进行相同的实验时,发现使用波长300~700奈米的光照会使大部份的果蝇跑到原本有糖水的那端;若将波长420奈米(蓝光)以下的光滤掉,果蝇就无法做出正确的选择了。此结果显示,隐色素必须先吸收波长420奈米以下的光能量之後,才具有磁感能力。蜜蜂的视叶中也具有隐色素,但是否藉由隐色素来感受磁场改变,尚待研究证实。

体内的微小磁铁

磁铁矿磁感系统则是藉由生物体内极微小的磁铁结晶,来感受磁场的改变。这些直径不到30奈米的磁铁颗粒晶体具有「超顺磁性」,也就是当外部磁场出现时,磁铁颗粒会迅速依磁化方向排列,而外部磁场消失时则迅速恢复随机分布。这些颗粒排列的变化可能影响细胞膜离子通道的开关,造成膜电位改变,进而触发神经系统,使生物体得知外部磁场大小与方向。有许多研究证实,鸟类的超顺磁晶体集中在鸟喙三叉神经末梢细胞中,纽约州立大学的毕森(Robert C. Beason)与塞姆(Peter Semm)训练鸽子对磁场做出反应,再将鸽子的三叉神经剪断,这些鸽子便无法分辨磁场的变化了。这证明了磁铁矿磁感系统的存在,也说明鸽子的磁感讯号是由三叉神经传至脑中。而蜜蜂是目前唯一已知可能使用磁铁矿磁感系统的昆虫。

普林斯顿大学生物演化学家古尔德(James L. Gould)等人在1978年利用超导量子干涉元件,在蜜蜂腹部与肠道发现磁性物质的反应,使得众多学者皆以腹部做为研究方向。其中贡献最大的莫过於现任教於长庚大学的徐锦源及清华大学教授李家维,他们的一系列研究指出,蜜蜂的腹部具有许多含有铁颗粒的细胞,并认为蜜蜂就是透过这些铁颗粒来感受磁场。

这些细胞是脂肪体中的营养细胞,其中铁颗粒是从成虫羽化第二天才开始沉积,直到羽化後25天才停止,且主要是由铁沉积囊胞加以吸附。以高解析穿透式电子显微镜观察铁颗粒後,发现铁颗粒中含有一些奈米大小的超顺磁磁铁结晶,约占铁颗粒的30%。超顺磁磁铁能够受外部磁场影响而迅速改变分布,因此这项发现增加了营养细胞做为磁感受器的可能性。

此外,经过观察营养细胞与外部组织後,他们也发现这些铁颗粒直接与细胞骨架相连,因此认为铁颗粒感磁後牵动细胞骨架,进而使细胞产生反应。而後更有研究发现铁颗粒大小会随外部磁场改变,并会使细胞内钙离子浓度提高,进一步支持蜜蜂以铁颗粒感磁的论点。

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