鸽子是用哪个器官找到回家的路？你一定猜不到！

牧心2026年05月30日约 11 分钟

本期导读

鸽子居然用这个器官进行导航；
为何大象消失之后会消灭蜣螂；
触键方式对钢琴音色确有影响；
公墓成社恐蜜蜂大型聚集现场。

你永远想不到，鸽子把它的指南针藏在哪儿

那些穿越千山万水的信鸽，是如何在浓云之中依然能找到家的？科学家们为这个谜题争论了数十年。如今，两项发表于2026年5月28日《科学》杂志的封面研究，给出了一个出人意料的答案：关键可能不在于直觉，也不在于眼睛，而在于一个我们意想不到的器官——肝脏。

来自德国马克斯·普朗克动物行为研究所的鸟类学家马丁·维克尔斯基，与波恩大学的免疫学家克里斯蒂安·库尔茨，在一次会议茶歇的闲聊中，碰撞出了这个灵感的火花。库尔茨当时正抱怨，他实验中小鼠脾脏的巨噬细胞（一种免疫细胞）总会粘在用于分离细胞的磁柱上，干扰实验结果。原因在于，这些细胞富含铁原子，因而会被磁场吸引。

说者无心，听者有意。一直对主流鸟类磁感应理论存疑的维克尔斯基顿时想到，这或许正是鸟类感知磁场的秘密所在。两人一拍即合，决定以信鸽为对象展开研究。

此前的主流理论认为，鸟类眼中含有某种特殊的蛋白质，能通过一种复杂的量子效应感知地磁场。然而，这一理论始终缺乏确凿证据，且无法解释同样利用地磁导航的蝙蝠、鲨鱼等动物（它们眼中并无此类蛋白）。争论由此悬而未决。

波恩大学的细胞生物学家克利维亚·利索夫斯基检查了信鸽多个可能与磁感应相关的部位，包括喙、眼、脾和肝。结果发现，只有肝脏中的巨噬细胞能被磁柱吸附。

进一步观察显示，鸽子肝脏内，数以百万计充满铁元素的巨噬细胞紧密包裹在神经网络周围。这形成了一个完美的结构：这些细胞如同微小的磁针，能感知地磁场方向，并通过神经将信息实时传递给大脑。

为了验证这些细胞的功能，研究团队进行了一场巧妙的实验。他们知道，鸽子首选依靠太阳导航，只在阴天才动用磁感“备用系统”。于是，他们等待阴天，在释放前24小时，对34只信鸽中的一半施以清除肝脏巨噬细胞的处理，然后将所有鸽子带到19公里外放飞。

结果一目了然。在阴天，拥有完整巨噬细胞的鸽子平均用时约70分钟便顺利归巢。而巨噬细胞被清除的鸽子则完全迷失方向，四处乱飞，直到次日天晴才借助太阳导航返回（鸽子内心OS：“我谢谢你啊！”）。

在晴天进行的对照实验中，两组鸽子均能径直回家。这强有力地证明了，肝脏中的这些铁负载巨噬细胞，正是信鸽在阴天赖以导航的“体内指南针”。

这项研究的意义非凡。它不仅为长达数十年的动物磁感机制之争提供了一个坚实而新颖的答案，更揭示了生物体利用常见元素和常见细胞类型实现复杂感知的奇妙机制。

当然，科学探索永无止境。瑞典隆德大学的动物生态学家苏珊娜·奥克森指出，接下来需要弄清这些细胞如何将信息精确传递给神经系统，以及大脑的哪些区域参与处理。同时，这一机制是否适用于鸣禽、蝙蝠等其他磁感动物，仍是待解之谜。

研究人员释放一只信鸽（图片来源：马克斯·普朗克动物行为研究所）

鸽子肝脏切面图，蓝色的是含有铁原子的巨噬细胞（图片来源：参考文献）

课代表总结：大佬就是大佬，茶歇都在谈科研！而我这个学术蝗虫，只知道蛋糕甜，饼干咸，咖啡奶泡绵不绵……

参考文献：

Clivia Lisowski et al. ,Homing pigeon navigation relies on superparamagnetic macrophages under overcast conditions.Science392,985-991(2026).DOI:10.1126/science.ady2486

Simon Spiro, Hal Drakesmith ,Getting home in the dark.Science392,919-920(2026).DOI:10.1126/science.aeh9507

大象消失后，消失的不止是大象

一项发表在《科学》杂志上的最新研究显示，通过结合网络模拟与长达15年的野外实验，科学家首次在实证层面确认：非洲象是维持蜣螂（也就是我们所说的“屎壳郎”）群落多样性的关键种。如果非洲象在地球上消失，这将不仅是一个物种的悲剧，更会引发一连串的协同灭绝，深刻改变整个生态系统的运作。

这个听起来很合理的预测，在现实中却极难被证实。我们几乎没有找到一个确凿的历史案例来证明这种“协同灭绝”确实以理论预测的规模发生过。

为了检验这个经典预测，一个国际研究团队在肯尼亚的姆帕拉研究中心开展了一项宏大的研究。他们的研究对象是依赖动物粪便为食的蜣螂。

研究人员首先像做“口味测试”一样，用多种大型食草动物（包括大象、斑马、长颈鹿、牛羊等）的新鲜粪便设置陷阱，摸清了当地132种蜣螂的口味偏好。结果发现，虽然大多数蜣螂是不挑食的“顺便者”，但它们对大象的粪便有着超乎寻常的偏爱。大象粪成为了整个食物网中连接度最高的绝对核心。

研究团队利用了一项已持续15年的野外控制实验：他们设立了三种样地，分别是所有动物都能进入的开放样地、仅排除大象的样地，以及排除所有大型食草动物的样地。

实验结果与计算机模拟惊人地一致：失去大象的样地，蜣螂的数量平均减少了67%，生物量减少51%，物种丰富度下降23%。

为什么蜣螂如此依赖大象？这不仅仅是口味问题，更关于能量与生存的硬道理。大象是陆地上体型最大的动物，每天产生巨量的粪便，为蜣螂群落提供了最基础、最丰富的能量来源。即使其他动物数量增加，也往往难以完全弥补大象消失带来的能量亏空。

不同蜣螂的功能群（如居住型、隧道型、滚球型）之间也存在竞争。大象粪便由于纤维粗糙、湿度适宜，为一些竞争力较弱的物种（如小型居住型蜣螂）提供了避难所和专属繁殖地。一旦失去这个资源，它们会首先被淘汰。

这项研究首次在实证层面验证了“高度连接的物种是关键种”这一生态学理论，也为利用网络分析来预测生物多样性丧失风险提供了关键证据。研究表明，基于真实物种相互作用数据构建的网络，确实能相当准确地识别出生态系统中真正的基石物种。

实验也表明，在生态系统中移除大象会显著降低蜣螂的活动，从而导致粪便分解速率下降和种子二次传播功能减弱。蜣螂扮演着高中生物课本中的“分解者”角色，它们提供的生态系统服务对于维持土壤健康、养分循环和植物再生至关重要。

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一只蜣螂站在大象粪球上（图片来源：science.org）

课代表总结：蜣螂：“大象离开的第5475天，想他……”

参考文献：

Finote Gijsman et al. ,Importance of elephants for dung beetle biodiversity and ecosystem functions.Science392,eaeb7062(2026).DOI:10.1126/science.aeb7062

演奏者的弹奏方式不同，确实能改变钢琴的音色

一直以来，钢琴家和音乐老师都坚信，演奏者的触键方式能改变钢琴的音色。而怀疑者则认为，一旦琴槌敲击琴弦，产生的声音就主要由乐器本身决定。如今，一项重要的科学研究提供了迄今最清晰的证据：钢琴家确实能仅通过触键来塑造钢琴的音色。

一家名为神经钢琴研究所（NeuroPiano）的研究机构用超高速传感技术揭示了钢琴演奏背后隐藏的动作奥秘。他们发现，钢琴家手指和双手的微妙动作会影响听众对音符亮度、厚重感和清晰度等特质的感知。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上

钢琴家是否能真正通过触键改变音色，这个问题自20世纪初就开始争论。音乐家常将音色描述为温暖、暗淡、明亮或厚重，但许多科学家认为，这些差异更多是心理作用，或是由音量和时值的变化引起，而非触键本身。

研究团队使用了一种名为HackKey的定制非接触式传感系统，以每秒1000帧的速度、微米级的空间精度，记录了88个琴键的运动。20位国际知名的钢琴家进行演奏，并有意制造出对比鲜明的音色特质，包括明亮与暗淡、轻盈与厚重的声音。

结果显示，听众能一致识别出演奏者意图表现的音色，即使是没有受过音乐训练的人也是如此。参与听音测试的专业钢琴家更是对这些差异尤其敏感。

研究人员发现，只有少数几个极其精确的动作特征，与感知到的音色变化密切相关。这些特征包括加速度、时机以及双手同步性的微小差异。

一个特别重要的发现是，改变单一的动作特征，就能可靠地改变听众对声音的描述。这直接证明了触键本身在塑造音色中起着因果作用，而不仅仅是伴随音量或速度等其他音乐效果。

这意味着，钢琴音色背后的艺术性并非是主观的，而是植根于可测量的物理动作之中。

这项工作帮助将一种长期存在的艺术直觉带入了科学领域。研究结果支持了许多钢琴家数十年的信念，同时也让我们更清晰地理解，熟练的动作如何创造出音乐中的情感与美学体验。

未来的训练系统或许能向学生展示与特定音色特质相关的精确物理动作，而不再仅仅依赖诸如弹得温暖些或触键轻一些这样模糊的指令。

课代表周四在深圳塘朗看到的小朋友，感情真的很棒！（图片来源：课代表的相册）

课代表总结：10年后的钢琴老师：“注意，左手中指的加速度要比右手食指的加速度快1.5到1.6米每二次方秒！而且双手总动能不得超过0.15焦耳！好了，今天先练到这，今晚回家进行5键弹性碰撞练习，注意控制冲量！”

参考文献：

K. Kuromiya,Y. Kobayashi,M. Hirano, & S. Furuya, Motor origins of timbre in piano performance, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (39) e2425073122, https://doi.org/10.1073/pnas.2425073122 (2025).

6000平米的公墓住着550万只野生蜂

2022年春天的一个清晨，瑞秋·福代斯像往常一样，把车停在纽约的伊萨卡东丘广场，然后步行穿过东草坪公墓，前往康奈尔大学的昆虫学实验室上班。途中，她注意到了一些不寻常的景象——到处都是飞舞的蜂群。

她随手用罐子装了几只，带给她的导师、昆虫学教授布莱恩·丹福斯。这些小昆虫被鉴定为普通地蜂（Andrena regularis），它们属于英文中俗称的矿蜂（Mining Bee）家族。与常见的群居蜂不同，它们是一种在地面筑巢的独居野生蜂。

研究人员进一步调查后确认，在这片约6000平方米的公墓里，生活着大约550万只普通地蜂。这个数字甚至超过了纽约曼哈顿人口的三倍。

作者表示，虽然世界上可能还存在其他未被发现的大型蜂群，但就现有文献记载而言，这个发现是规模最大的之一。

历史记录显示，矿蜂至少自20世纪初就已存在于东草坪公墓。这片公墓本身的历史可追溯到1878年。这一发现强化了一个观点：公墓可以成为生物多样性的重要庇护所。特别是在城市中，古老的公墓庇护着许多罕见的植物、昆虫、鸟类和哺乳动物，因为这里环境宁静，很少受到干扰，并且基本没有杀虫剂。

与大多数人的印象不同，绝大多数蜂类都是在地上筑巢的独居蜜蜂，只有约25%的种类才是我们熟悉的群居蜜蜂。

雌性矿蜂会在地下筑巢，并将卵产在装满花粉和花蜜的育幼室中。幼虫在地表下发育，最终羽化为成虫。该物种以成虫形态越冬，这种方式相对罕见，这也是它们为什么在早春、恰逢苹果花开时就早早钻出地面的部分原因。

距离公墓约500米处是康奈尔大学果园，其丰富的春季花卉可能为庞大的蜂群提供了食物支持。丹福斯还指出，这种蜜蜂偏爱沙质土壤，而公墓正好有大量的这类土壤。

研究人员采用了一种新的监测方法来估算种群的大小。他们用网帐覆盖不到一平方米的地面，将钻出地面的昆虫导入玻璃罐中，这种方法能捕获从地下钻出的整个动物群落。

研究人员根据每个陷阱捕获的地蜂数量，计算出在整个公墓约6000平方米范围内的平均蜂群密度。基于这些计算，估计地蜂总数在300万到800万之间，平均估计值为550万只。

陷阱数据还揭示了雄蜂和雌蜂在出现时间上的差异。雄蜂在四月天气温暖时率先出现，而雌蜂则晚几天出现。霍格解释说，雄蜂先出来等待雌蜂，这样它们就能获得最佳的配偶机会，以传递自己的基因。

正在从巢穴中出来的矿蜂（图片来源：Bryan N. Danforth）

课代表总结：与独居蜜蜂比起来，群居的家养蜜蜂颇有点山木自寇的意味了。

参考文献：

Steven T. Hoge, Jordan G. Kueneman, Rachel Fordyce, Cassidy Dobler, Katherine Odanaka, Bryan N. Danforth. Emergence dynamics and host-parasite associations in a large aggregation of Andrena regularis (Hymenoptera: Apoidea: Andrenidae). Apidologie, 2026; 57 (2) DOI: 10.1007/s13592-026-01256-6

作者简介

牧心，科普作者。