초파리의 행동에 자기장이 미치는 영향에 대한 증거는 없습니다

Nature 620권, 595~599페이지(2023)이 기사 인용

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철새 명금류는 지구 자기장에서 방향 정보를 추출하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다1,2. 그러나 빛에 의존하는 자기 나침반 감각의 정확한 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. 가장 유망한 가설은 망막의 암호색소 단백질에 형성된 일시적인 라디칼 쌍의 양자 스핀 역학에 중점을 둡니다. 실망스럽게도 이 이론을 뒷받침하는 많은 증거는 정황에 근거한 것인데, 그 이유는 주로 야생 조류의 유전자 변형으로 인한 극단적인 문제 때문입니다. 따라서 Drosophila는 모델 유기체로 모집되었으며 파리 행동에 대한 크립토크롬 매개 자기장 효과에 대한 여러 영향력 있는 보고서는 조류6,7,8,9,10,11의 급진적인 쌍 기반 메커니즘에 대한 지원으로 널리 해석되었습니다. 12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. 여기서 우리는 양팔 미로에서 이동하는 97,658마리의 파리와 음의 지구축으로 알려진 자발적인 탈출 행동을 수행하는 10,960마리의 파리에 대한 자기장 효과를 테스트한 광범위한 연구 결과를 보고합니다. 세심하게 통제된 조건과 방대한 표본 크기에서 우리는 초파리의 자기적으로 민감한 행동에 대한 증거를 찾을 수 없었습니다. 더욱이, 우리가 복제하려고 시도한 연구에 사용된 통계적 접근법과 표본 크기를 재평가한 후, 우리는 원래 결과 중 전부는 아니더라도 많은 것이 위양성이었다는 것을 제안합니다. 따라서 우리의 발견은 초파리의 자기 감지의 존재에 대해 상당한 의심을 던지며 따라서 야간 이동 명금류가 빛 의존적 자기 수용 메커니즘을 설명하기 위해 선택되는 유기체로 남아 있음을 강력히 시사합니다.

빛 의존 자기 수용에 대한 우리의 지식의 대부분은 Emlen 깔때기24,25,26및 자유 비행27과 같은 오리엔테이션 케이지에서 철새 시즌 동안 테스트할 때 재현성이 높은 나침반 반응을 보여주는 야간 철새 송버드에서 비롯됩니다. 그들은 또한 귀향 나침반 베어링과 자기 경사 기반 '정지 신호'를 결합하여 귀국 여정을 끝낼 위치를 결정하는 것으로 보입니다28. 이러한 새를 대상으로 작업하는 것은 사육 상태에서 일상적으로 번식할 수 없고 많은 현대 유전적 접근법을 적용할 수 없기 때문에 어려운 일입니다. 따라서 우리는 Drosophila가 자기적으로 영향을 받는 행동을 보인다는 보고서를 보는 데 관심이 있었습니다. 자기 신호를 활용하는 진화적 이점이 불분명하더라도 초파리의 자기 수용을 테스트하기 위한 광범위하게 재현 가능한 행동 패러다임은 자기 자극의 정확한 메커니즘, 감각 분자, 유전적 기초 및 자기 자극에 대한 신경 반응에 대한 검색을 크게 촉진할 것입니다. 야간 이동성 명금만을 사용하여 동일한 수준의 지식과 통찰력을 얻는 것은 훨씬 더 어려울 것입니다. 따라서 우리는 발표된 초파리 행동 분석법 중 두 가지를 자체 실험실에서 구현하기로 결정했습니다.

우리는 먼저 원래 장치의 정확한 복제본을 사용하고 원본 저자가 제공한 게시된 프로토콜과 추가 정보에 따라 Gegear et al.6,7 및 Foley et al.8의 이진 선택 T자형 미로 분석을 시도했습니다. 데이터 그림 1). 동일한 이중 포장 코일을 통해 동일한 전류를 각각 평행 및 역평행으로 통과시켜 약 500μT의 자기장이 미로의 한쪽 팔에 적용되고 다른 팔에는 자기장이 적용되지 않았습니다. 이러한 배열을 통해 약간의 가열과 같은 비자성 효과가 두 암에서 동일하게 유지됩니다. 이 장치는 흰색 스트립라이트와 함께 배경 무선 주파수 장을 105배 이상 감쇠시키는 목조 건물의 전자기 차폐 챔버(4.0 × 5.0 × 2.5m3) 내부에 위치한 나무 상자 안에 들어있었습니다(참조 29). 이러한 방식으로 약 100마리의 그룹으로 테스트한 파리는 코일에 의해 생성된 정적 장 및/또는 지구 자기장에 노출되었지만 무선 주파수 전자기장에는 노출되지 않았습니다. 이는 새의 자신의 능력을 방해하는 것으로 밝혀졌습니다. 자기 나침반26,29,30.