倘若你去到一個陌生的城市，哪怕是走了幾次的街道，如果不借助導航儀、地圖或者指南針等一些工具，你就很容易在這座陌生的城市迷路。
我小時候居住的房屋簷下有一個燕子窩，燕子在每年的3~5月就會北遷，9~10月就會從北方飛回來過冬，當時覺得特別神奇，為什麼燕子從來不會迷路？
日出的方位稱為·東方，日落的方位稱為·西方，地球的地磁場分為南、北兩極，同時代表著南方和北方。當你面向清晨時的太陽就可以利用“前東後西，左北右南”，這句秘訣來辨別方向。
地磁場的磁性是很微弱的，我們人類根本感知不到它的存在，地磁場對人類的影響是微乎其微的，但是有些生物卻可以感知到地磁場的存在，並且利用它作為導航工具，地磁場對這些生物來說是至關重要的，同時影響力也是巨大的。
舉例說明：
黑脈金斑蝶擁有如此精準的定位能力確實是一個奇蹟，然而事實是它們利用了地磁場來實行定位導航。
受地磁場影響的動物還有許多，比如：
自從有人提出動物利用磁場來到導航之後，許多人是持有懷疑態度的，畢竟當時還沒有確切的證明來證實，直到1966年一對來自德國的夫婦透過實驗來證明了鳥類遷徙飛行的方向，是受地磁場影響的。
實驗如下：
假如將一塊小磁鐵安放在鴿子的頭部，由於磁鐵擾亂了鴿子對地磁場的感應，因此鴿子會分辨不出東西南北的方向，只能到處亂飛。
對於這個問題許多人都有各自的看法，100年來各種假說也是眾說紛雲，但是有許多種假說都沒能在科學麵前站穩腳跟，只有兩個假說看似是比較靠譜的，最終經過實驗的證明也是錯誤的。
·磁鐵礦假說
有些動物的體記憶體在一些透過神經系統與大腦相連的無機磁鐵礦，這些無機磁鐵礦能夠讓動物感知到地磁場的變化。
鳥喙磁鐵礦假說指的是在鴿子的鳥喙中發現了一個白色組織，而鐵礦就是在這個白色組織之中的，參與研究的科研人員認為鐵礦石就存在於神經細胞中，並且透過神經與鴿子的大腦相連線，使得鴿子擁有感知地磁場變化的能力。
但是鳥喙鐵礦假說在2012年被證實了上錯誤的，因為鴿子的鳥喙中含有鐵礦的細胞並不是神經細胞，而是一種稱為「巨噬細胞」的細胞，它只是免疫系統的一個細胞，這種細胞是和地磁場感應沒有一點聯絡的。
·量子糾纏自由基假說
這個假說是由物理學家克勞斯·舒爾特在1978年提出的，他認為光子被啟用之後，電子是處於量子糾纏態中的，也就是電子從單重態轉換到三重態是受磁場控制的，這個量子反應是動物感知地磁場的基石。2000年克勞斯·舒爾特更進一步指出動物體記憶體在一個叫做「隱花色素」的蛋白質，而這個蛋白質與電子糾纏假說的特性非常吻合。
量子糾纏自由基假說堅持了30年，此前一直沒有證據來推翻這個假說。然而在2008年的時候被史蒂文·雷佩特透過基因消除的方法證實了量子糾纏自由基假說是錯誤的。因為將果蠅的「隱花色素」蛋白質消除後，果蠅就失去了方向感，沒有了感知地磁場的能力，所以量子糾纏自由基假說中的電子與「隱花色素」沒有任何直接聯絡的。
克勞斯·舒爾特提出的假說在當時是一個很大膽的推測，完全是透過理論推測出來的假說，由於當時的科技水平有限沒有足夠的手段來對此假說作更深入的研究，推翻這個假說的論據主要有以下幾點：
1.這個假說無法解釋動物對地磁場感應變化的原因。
2.動物是非常依賴地磁場。
3.量子化學反應與感知地磁場能力是沒有聯絡的。
經過多年研究，目前在各個領域已經積累了大量的科研成果，比如動物學、生態學和行為動物學，現在物理學和化學也有了重大的突破，我們需要用一個全新的科學角度來研究鳥類飛遷的導航工具——分子機器。
既然光對動物的地磁場感應有著直接的聯絡，那麼從這點出發來探索動物遷徙的依據就容易多了。
·光磁偶聯
克勞斯·舒爾特提出的量子糾纏自由基假說中雖然動物擁有感光受體，但是感光受體蛋白質並不能感知到地磁場，感光受體只是光磁偶聯中的一部分。既然動物能夠感受到地磁場，那麼受體就一定存在一個感磁受體，或者存在一個能同時感受到光和磁的受體蛋白質，動物就能夠透過這個磁受體蛋白質來接收磁訊號，因此可以實現地磁場導航。
其實很多物種包括我們人類都是擁有磁受體蛋白質基因的，磁受體與光受體這兩個複合物受體是形影不離的，它們相互圍繞形成一個光磁偶聯的棒狀螺旋結構，擁有一個共同複合形式的功能，讓動物在既能感受到光的同時能夠感受到磁場的變化，這個複合結構有著和指南針一樣的功能，動物就是憑藉它來實現地磁場導航。
光磁複合體結構是唯一一個能夠檢測到有磁性存在的蛋白質基因，光磁複合結構能夠檢測到微弱的磁場變化，因為磁場有變化時光磁偶聯複合結構中的晶體會隨著磁場的方向旋轉擺動：
雖然說皮皮蝦擁有16種不同感光的細胞是地球是唯一一種直接透過眼睛就能看到宇宙真實景像的物種，平常我們所看到的宇宙圖片都是經過特殊處理合成的。
然而鴿子的眼睛獨特之處一點也不亞於皮皮蝦，鴿子透過眼睛就能直接看到磁場，鴿子的視網膜具有光受體和磁受體蛋白質，並且鴿子的視網膜神經細胞能夠同時表達光受體和磁受體的功能。
生物指南針導航學說所描述的分子機理內容是：“感光的受體和感磁的受體蛋白質基因共同形成一個光磁偶聯的棒狀螺旋複合體結構，這個結構會同時整合光和磁的資訊，複合體為動物遷徙指引方向提供了保障，不僅能夠感知到磁場的磁極，還能感知到磁場的傾角和磁場強弱度的變化。”
生物指南針導航學說被提出之後在科學界得到了高度的認可，甚至被評定為2015年中國生命科學領域十大進展之一。牛津大學的Perter Hore將它稱作為一項驚人的科研成果，是科學界一個卓越的發現。神經學家Steven Reppet也對這個學說作出高度的評價。
有支援的聲音就一定有反對的聲音，那些反對的人則會質疑生物指南針導航學說中的蛋白質基因假如含有磁受體，那麼地磁場磁極每20萬~30萬年反轉一次，擁有磁受體的動物也能夠馬上適應地磁場反轉的環境嗎？
畢竟有些物種已經在地球上存活了好幾百萬年了。
假如地磁場磁極反轉了，那麼動物的磁受體對磁極的感應也會反轉過來嗎？
畢竟動物的活動每時每刻都在依賴地磁場。
當然從科學的角度來分析以上的問題都會有一個完美的答案，這就是研究生物導航的意義所在，研究動物的行為和身體執行機制能夠為我們解答關於生物憑藉什麼來精準定位和導航，讓我們更進一步瞭解現存在地球上的物種是如何演化出最完美、最能適應大自然環境的身體。所以物種身體上所演化出來的每個細胞和器官一定是有用的。
大自然是一個用進廢退的生存環境，要麼為了適應大自然而生存下去，要麼就被大自然淘汰掉。磁受體的發現同時也暗示了在外界的磁極影響下，基因中的磁受體是可以操縱生命的活動以及神經系統，而最終的目的也只有一個——生存下去。
倘若你去到一個陌生的城市，哪怕是走了幾次的街道，如果不借助導航儀、地圖或者指南針等一些工具，你就很容易在這座陌生的城市迷路。
我小時候居住的房屋簷下有一個燕子窩，燕子在每年的3~5月就會北遷，9~10月就會從北方飛回來過冬，當時覺得特別神奇，為什麼燕子從來不會迷路？
日出的方位稱為·東方，日落的方位稱為·西方，地球的地磁場分為南、北兩極，同時代表著南方和北方。當你面向清晨時的太陽就可以利用“前東後西，左北右南”，這句秘訣來辨別方向。
地磁場的磁性是很微弱的，我們人類根本感知不到它的存在，地磁場對人類的影響是微乎其微的，但是有些生物卻可以感知到地磁場的存在，並且利用它作為導航工具，地磁場對這些生物來說是至關重要的，同時影響力也是巨大的。
黑脈金斑蝶與導航
舉例說明：
當春季的第一道曙光照亮墨西哥灣的山谷時黑脈金斑蝶就開始遷移，每天向北飛行110~140公里左右，當到達了美國南部的地區後，黑脈金斑蝶就會將這裡作為繁殖下一代的根據地，同時也將這裡作為結束自己生命的安息地，這一代的黑脈金斑蝶壽命只有2個月左右，它們在產卵後就會死去。孵化後的黑脈金斑蝶在經歷了幼蟲期和蛹期之後破蛹而出成為第一代黑脈金斑蝶。它們會接替上一代未完成的遷移使命，繼續以每天110~140公里的路程往北遷飛。經過6個星期的飛行黑脈金斑蝶會抵達美國的中南部地區，第一代的黑脈金斑蝶和上一代一樣在產卵後就死去，並將使命傳遞給了第二代的黑脈金斑蝶。第三代的黑脈金斑蝶在接過接力棒之後徑直往北飛行，直至完成餘下北遷的所有路程抵達美國的北部或加拿大的南部地區，它們會在這裡產下第四代黑脈金斑蝶。第四代黑脈金斑蝶在喝飽飲足之後，在8~9月就會開始往南飛遷，這一代的它不會將南遷的使命交給下一代，憑“只蝶之力”橫跨整個北美大陸最終抵達祖先的家鄉墨西哥灣山谷，甚至有可能停歇或把卵產在祖先曾經待在的那一棵樹上。黑脈金斑蝶擁有如此精準的定位能力確實是一個奇蹟，然而事實是它們利用了地磁場來實行定位導航。
受地磁場影響的動物還有許多，比如：
鴿子——往返定點位置傳遞信件。海龜——回到出生的海灘產卵。牛——吃草和睡覺時身體總是南北朝向。狗——拉大便時身體是南北朝向。自從有人提出動物利用磁場來到導航之後，許多人是持有懷疑態度的，畢竟當時還沒有確切的證明來證實，直到1966年一對來自德國的夫婦透過實驗來證明了鳥類遷徙飛行的方向，是受地磁場影響的。
實驗如下：
假如將一塊小磁鐵安放在鴿子的頭部，由於磁鐵擾亂了鴿子對地磁場的感應，因此鴿子會分辨不出東西南北的方向，只能到處亂飛。
站不住腳跟的感知地磁場機制
對於這個問題許多人都有各自的看法，100年來各種假說也是眾說紛雲，但是有許多種假說都沒能在科學麵前站穩腳跟，只有兩個假說看似是比較靠譜的，最終經過實驗的證明也是錯誤的。
·磁鐵礦假說
有些動物的體記憶體在一些透過神經系統與大腦相連的無機磁鐵礦，這些無機磁鐵礦能夠讓動物感知到地磁場的變化。
鳥喙磁鐵礦假說指的是在鴿子的鳥喙中發現了一個白色組織，而鐵礦就是在這個白色組織之中的，參與研究的科研人員認為鐵礦石就存在於神經細胞中，並且透過神經與鴿子的大腦相連線，使得鴿子擁有感知地磁場變化的能力。
但是鳥喙鐵礦假說在2012年被證實了上錯誤的，因為鴿子的鳥喙中含有鐵礦的細胞並不是神經細胞，而是一種稱為「巨噬細胞」的細胞，它只是免疫系統的一個細胞，這種細胞是和地磁場感應沒有一點聯絡的。
·量子糾纏自由基假說
這個假說是由物理學家克勞斯·舒爾特在1978年提出的，他認為光子被啟用之後，電子是處於量子糾纏態中的，也就是電子從單重態轉換到三重態是受磁場控制的，這個量子反應是動物感知地磁場的基石。2000年克勞斯·舒爾特更進一步指出動物體記憶體在一個叫做「隱花色素」的蛋白質，而這個蛋白質與電子糾纏假說的特性非常吻合。
量子糾纏自由基假說堅持了30年，此前一直沒有證據來推翻這個假說。然而在2008年的時候被史蒂文·雷佩特透過基因消除的方法證實了量子糾纏自由基假說是錯誤的。因為將果蠅的「隱花色素」蛋白質消除後，果蠅就失去了方向感，沒有了感知地磁場的能力，所以量子糾纏自由基假說中的電子與「隱花色素」沒有任何直接聯絡的。
克勞斯·舒爾特提出的假說在當時是一個很大膽的推測，完全是透過理論推測出來的假說，由於當時的科技水平有限沒有足夠的手段來對此假說作更深入的研究，推翻這個假說的論據主要有以下幾點：
1.這個假說無法解釋動物對地磁場感應變化的原因。
2.動物是非常依賴地磁場。
3.量子化學反應與感知地磁場能力是沒有聯絡的。
動物在進化中保留的分子機器
經過多年研究，目前在各個領域已經積累了大量的科研成果，比如動物學、生態學和行為動物學，現在物理學和化學也有了重大的突破，我們需要用一個全新的科學角度來研究鳥類飛遷的導航工具——分子機器。
既然光對動物的地磁場感應有著直接的聯絡，那麼從這點出發來探索動物遷徙的依據就容易多了。
·光磁偶聯
克勞斯·舒爾特提出的量子糾纏自由基假說中雖然動物擁有感光受體，但是感光受體蛋白質並不能感知到地磁場，感光受體只是光磁偶聯中的一部分。既然動物能夠感受到地磁場，那麼受體就一定存在一個感磁受體，或者存在一個能同時感受到光和磁的受體蛋白質，動物就能夠透過這個磁受體蛋白質來接收磁訊號，因此可以實現地磁場導航。
其實很多物種包括我們人類都是擁有磁受體蛋白質基因的，磁受體與光受體這兩個複合物受體是形影不離的，它們相互圍繞形成一個光磁偶聯的棒狀螺旋結構，擁有一個共同複合形式的功能，讓動物在既能感受到光的同時能夠感受到磁場的變化，這個複合結構有著和指南針一樣的功能，動物就是憑藉它來實現地磁場導航。
光磁複合體結構是唯一一個能夠檢測到有磁性存在的蛋白質基因，光磁複合結構能夠檢測到微弱的磁場變化，因為磁場有變化時光磁偶聯複合結構中的晶體會隨著磁場的方向旋轉擺動：
當磁場變化微弱時，晶體擺動的幅度不會太明顯。當磁場變化強烈時，晶體擺動的幅度就會很明顯。雖然說皮皮蝦擁有16種不同感光的細胞是地球是唯一一種直接透過眼睛就能看到宇宙真實景像的物種，平常我們所看到的宇宙圖片都是經過特殊處理合成的。
然而鴿子的眼睛獨特之處一點也不亞於皮皮蝦，鴿子透過眼睛就能直接看到磁場，鴿子的視網膜具有光受體和磁受體蛋白質，並且鴿子的視網膜神經細胞能夠同時表達光受體和磁受體的功能。
生物指南針導航學說所描述的分子機理內容是：“感光的受體和感磁的受體蛋白質基因共同形成一個光磁偶聯的棒狀螺旋複合體結構，這個結構會同時整合光和磁的資訊，複合體為動物遷徙指引方向提供了保障，不僅能夠感知到磁場的磁極，還能感知到磁場的傾角和磁場強弱度的變化。”
生物指南針導航學說被提出之後在科學界得到了高度的認可，甚至被評定為2015年中國生命科學領域十大進展之一。牛津大學的Perter Hore將它稱作為一項驚人的科研成果，是科學界一個卓越的發現。神經學家Steven Reppet也對這個學說作出高度的評價。
生物導航的意義
有支援的聲音就一定有反對的聲音，那些反對的人則會質疑生物指南針導航學說中的蛋白質基因假如含有磁受體，那麼地磁場磁極每20萬~30萬年反轉一次，擁有磁受體的動物也能夠馬上適應地磁場反轉的環境嗎？
畢竟有些物種已經在地球上存活了好幾百萬年了。
假如地磁場磁極反轉了，那麼動物的磁受體對磁極的感應也會反轉過來嗎？
畢竟動物的活動每時每刻都在依賴地磁場。
當然從科學的角度來分析以上的問題都會有一個完美的答案，這就是研究生物導航的意義所在，研究動物的行為和身體執行機制能夠為我們解答關於生物憑藉什麼來精準定位和導航，讓我們更進一步瞭解現存在地球上的物種是如何演化出最完美、最能適應大自然環境的身體。所以物種身體上所演化出來的每個細胞和器官一定是有用的。
大自然是一個用進廢退的生存環境，要麼為了適應大自然而生存下去，要麼就被大自然淘汰掉。磁受體的發現同時也暗示了在外界的磁極影響下，基因中的磁受體是可以操縱生命的活動以及神經系統，而最終的目的也只有一個——生存下去。