身體裡的指南針
鳥類遷徙、海龜洄游，許多動物有辨認方位的本能，是因為體內有羅盤？
撰文╱卡司塔維奇（Davide Castelvecchi）翻譯╱林雅玲
重點提要
■證據顯示，從螞蟻到鯨魚，有數十種生物能偵測地球磁場，並用來定位或導航。
■走過一些死胡同後，如今研究人員可能已經找到負責磁感的器官，最終的目標是了解背後的物理基礎。
■有些動物可能是利用微小的磁粒子偵測磁場，有些動物則可能利用眼睛裡特定色素的量子反應。
2007年，貝格爾（Sabine Begall）花了無數個夜晚，在電腦前盯著牛吃草的照片，這大概是她生命中最長的六個月。她從「Google地球」下載牧場的衛星空照影像，標出每一隻 牛，再接著看下一張影像。貝格爾是德國杜伊斯堡–埃森大學的動物學家，她和合作者後來發現，這些平凡的牛隻似乎朝向某個東西，而且似乎有點偏好把體軸沿著 南北極軸排列。不過牠們並非朝向真正的北極（可以利用太陽來定位），相反的，牠們不知為何能夠朝向地磁北極，那位於加拿大北方，距離地理北極南方數百公 里。
後續研究也進一步證實，牛這種大型動物對地球磁場有反應：當附近高壓電線的磁場壓過了相對微弱的地球磁場時，牛隻的定向排列行為就消失了。
數十年前，類似貝格爾的研究還會被嘲笑，每個人都認定生物體不會對地磁這種微弱磁場有反應，而且動物也不可能隨身配備磁鐵做為羅盤。18世紀，麥斯默（Franz Anton Mesmer）提出「動物磁性」，主張生物體內擁有磁性液體，一直名列荒誕言論榜上。
如今科學界已接受特定動物確實能感應磁場並做出反應，而且這種能力有助於動物的生存，雖然牛隻為何要朝向磁北極還是個謎。事實上，已有數十個物種被發現擁 有磁感：從隨季節遷徙的生物（例如知更鳥和大樺斑蝶）到導航專家（例如信鴿和海龜）、從無脊椎動物（例如龍蝦、蜜蜂和螞蟻）到哺乳動物（例如鼴鼠和海 象）、從微小的細菌到巨大的鯨類。
不過除了細菌，沒有人確知其他生物的磁感究竟如何運作。美國麻州大學醫學院的神經學家雷佩特（Steven M. Reppert）表示，磁感是「我們最不了解的一種感覺」。
過去10多年來，生物學家、地球科學家和物理學家開始合作，提出可能的機制，並指出這些機制可能在哪些解剖構造中運作。雖然還沒有任何一種提議獲得全體科 學界的接受，但目前找到的實驗證據實在令人著迷。有些動物甚至可能擁有多種磁感器官，有些動物的磁感構造比較像一般的磁鐵羅盤，有些動物的磁感則源於精細 的量子效應。
這個議題持續存在著爭議，但是研究人員對磁感的興趣和快速改良的實驗技術，可望在未來幾年解開這個特異感覺能力之謎。
遷徙的渴望
大約半個世紀前，科學家開始發現動物有時候會利用磁場指引牠們的行為。1950年代，研究人員注意到秋天捕捉到的歐洲知更鳥似乎想要逃往南方（也是牠們平 時遷徙的方向），即使牠們看不到南方的指標。接著在1960年代中期，在德國法蘭克福大學主修生物學的威爾茲柯（Wolfgang Wiltschko）證明，環繞鳥籠的電磁線圈能誘騙牠們逃往錯誤的方向。他的研究可能是第一個磁感的證據，不過各界懷疑的反應倒是一如預期。最近從法蘭 克福大學教授職位退休的威爾茲柯說：「當初我發現磁場和知更鳥的定位有關時，幾乎沒有人相信。」
威爾茲柯在這項發現後，就遇見他未來的另一半羅斯維塔（Roswitha），也是他一生在科學研究上的合作者。從此這對伴侶一直研究鳥類磁感偵測，大部份 是捕捉在他們實驗室附近築巢的知更鳥做研究。威爾茲柯夫婦在1972年開始發表研究成果，他們發現知更鳥不僅對磁北極的方向敏感，也對地磁與水平面的傾角 有反應。
磁傾角在南北極之間持續改變：在磁南極垂直向上，在磁北極則垂直向下，在「磁赤道」大約呈水平。一般的羅盤指針已做過水平校正，無法精確測量磁傾角，只會隨環境稍微傾斜。鳥類和其他後來發現的動物具有更精密的磁感，可能是利用磁傾角粗估牠們和磁極間的距離。
【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2012年第122期4月號】
鳥類遷徙、海龜洄游，許多動物有辨認方位的本能，是因為體內有羅盤？撰文╱卡司塔維奇（Davide Castelvecchi）翻譯╱林雅玲
重點提要
■證據顯示，從螞蟻到鯨魚，有數十種生物能偵測地球磁場，並用來定位或導航。
■走過一些死胡同後，如今研究人員可能已經找到負責磁感的器官，最終的目標是了解背後的物理基礎。
■有些動物可能是利用微小的磁粒子偵測磁場，有些動物則可能利用眼睛裡特定色素的量子反應。
2007年，貝格爾（Sabine Begall）花了無數個夜晚，在電腦前盯著牛吃草的照片，這大概是她生命中最長的六個月。她從「Google地球」下載牧場的衛星空照影像，標出每一隻 牛，再接著看下一張影像。貝格爾是德國杜伊斯堡–埃森大學的動物學家，她和合作者後來發現，這些平凡的牛隻似乎朝向某個東西，而且似乎有點偏好把體軸沿著 南北極軸排列。不過牠們並非朝向真正的北極（可以利用太陽來定位），相反的，牠們不知為何能夠朝向地磁北極，那位於加拿大北方，距離地理北極南方數百公 里。
後續研究也進一步證實，牛這種大型動物對地球磁場有反應：當附近高壓電線的磁場壓過了相對微弱的地球磁場時，牛隻的定向排列行為就消失了。
數十年前，類似貝格爾的研究還會被嘲笑，每個人都認定生物體不會對地磁這種微弱磁場有反應，而且動物也不可能隨身配備磁鐵做為羅盤。18世紀，麥斯默（Franz Anton Mesmer）提出「動物磁性」，主張生物體內擁有磁性液體，一直名列荒誕言論榜上。
如今科學界已接受特定動物確實能感應磁場並做出反應，而且這種能力有助於動物的生存，雖然牛隻為何要朝向磁北極還是個謎。事實上，已有數十個物種被發現擁 有磁感：從隨季節遷徙的生物（例如知更鳥和大樺斑蝶）到導航專家（例如信鴿和海龜）、從無脊椎動物（例如龍蝦、蜜蜂和螞蟻）到哺乳動物（例如鼴鼠和海 象）、從微小的細菌到巨大的鯨類。
不過除了細菌，沒有人確知其他生物的磁感究竟如何運作。美國麻州大學醫學院的神經學家雷佩特（Steven M. Reppert）表示，磁感是「我們最不了解的一種感覺」。
過去10多年來，生物學家、地球科學家和物理學家開始合作，提出可能的機制，並指出這些機制可能在哪些解剖構造中運作。雖然還沒有任何一種提議獲得全體科 學界的接受，但目前找到的實驗證據實在令人著迷。有些動物甚至可能擁有多種磁感器官，有些動物的磁感構造比較像一般的磁鐵羅盤，有些動物的磁感則源於精細 的量子效應。
這個議題持續存在著爭議，但是研究人員對磁感的興趣和快速改良的實驗技術，可望在未來幾年解開這個特異感覺能力之謎。
遷徙的渴望
大約半個世紀前，科學家開始發現動物有時候會利用磁場指引牠們的行為。1950年代，研究人員注意到秋天捕捉到的歐洲知更鳥似乎想要逃往南方（也是牠們平 時遷徙的方向），即使牠們看不到南方的指標。接著在1960年代中期，在德國法蘭克福大學主修生物學的威爾茲柯（Wolfgang Wiltschko）證明，環繞鳥籠的電磁線圈能誘騙牠們逃往錯誤的方向。他的研究可能是第一個磁感的證據，不過各界懷疑的反應倒是一如預期。最近從法蘭 克福大學教授職位退休的威爾茲柯說：「當初我發現磁場和知更鳥的定位有關時，幾乎沒有人相信。」
威爾茲柯在這項發現後，就遇見他未來的另一半羅斯維塔（Roswitha），也是他一生在科學研究上的合作者。從此這對伴侶一直研究鳥類磁感偵測，大部份 是捕捉在他們實驗室附近築巢的知更鳥做研究。威爾茲柯夫婦在1972年開始發表研究成果，他們發現知更鳥不僅對磁北極的方向敏感，也對地磁與水平面的傾角 有反應。
磁傾角在南北極之間持續改變：在磁南極垂直向上，在磁北極則垂直向下，在「磁赤道」大約呈水平。一般的羅盤指針已做過水平校正，無法精確測量磁傾角，只會隨環境稍微傾斜。鳥類和其他後來發現的動物具有更精密的磁感，可能是利用磁傾角粗估牠們和磁極間的距離。
【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2012年第122期4月號】
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