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寻找磁受体蛋白 中国科学家或揭开生物第六感之谜
来源:环球时报-环球网     作者:陶文冬    发布时间:2015年12月30日 16:17:00     
 

        

1.5亿年前就出现在这个淡蓝色星球上的蜜蜂,天生就是建筑师。不过当有人试着把磁铁放在旁边干扰时,它们搭建的蜂巢立马变成东倒西歪的“豆腐渣”。

形态丑陋的裸鼹鼠终年生活在黑暗的地下,没有发育出视力,却依然逃脱不了地球磁场的掌控,它们打造的地下通道总是南北朝向。就连结构简单的细菌,有的也会在磁场作用下来回移动。

最近,欧洲科学家还发现,当地球磁场稳定时,狗总是趴在南北朝向上排便,甚至还会极力避免头尾指向东西。

可惜,此前所有试图一探究竟的人,都在磁场大网里变成了“路痴”。最近终于有人找到了方向。

北京大学生命科学学院的年轻教授谢灿宣布,找到一种被命名为MagR的全新磁受体蛋白,研究成果发表于《自然-材料》。

有人评论,这是一个“诺奖级别的发现”,这种蛋白“或将揭开被称为生物‘第六感’的磁觉之谜”。一个多月前,大名鼎鼎的《自然》杂志还为此发文祝贺。

MagR示意图

对科学家来说,诗是不够的

在放大了5万倍的显微镜下,黑色或淡黄色的MagR呈小棒槌形。在玻璃器皿下放一块磁铁,它会像上满劲的陀螺,滴溜溜地转圈。

在磁场这个看不见摸不着的研究领域,这个长着棒槌模样的蛋白就是谢灿扎下的第一个坐标。根据他的推断,这种蛋白是生物基因中的指南针,会根据地球磁场的变化为生物体指明方向。

看起来简陋,但在很多时候,这种“蛋白指南针”信号的精准度令人难以想象。

每年春天“第一缕阳光照射下来”时,墨西哥湾山谷的帝王蝶开始往北飞。第一代蝴蝶飞到美国南部,产卵、生子、死亡。孵化出的第二代继承前辈的遗志继续北飞,到达美国中部,产卵、生子、死亡。如此复制,一直到第四代,直接向南飞回墨西哥湾的同一个山谷,甚至回到祖先待过的同一棵树。

“这个过程都可以写成诗了,但对科学家来说,诗是不够的。” 在北大一间10多平方米的办公室里,谢灿抿了一口咖啡说,“要打破美感,搞清楚科学原理。”鲜艳的帝王蝶标本摆放在一堆白茫茫的打印材料中,那是他钟意的一件装饰。

谢灿老家在洞庭湖畔,家里屋檐下有个燕巢,每年燕子归来,“从不迷路”。他经常仰起脑袋看,还写成作文。

他想不明白,人类看起来高明,为何往往在方向感上灰溜溜地败给动物。 到北大任教的头3年,谢灿在校园里经常不辨东南西北,抓住学生就问,生科院大楼在哪儿。

探索看不见摸不着的磁场,迷路更是常有的事儿。

18世纪,奥地利精神病学家弗朗兹·麦斯麦提出,“生物体内拥有磁性液体”,一直被视为荒诞言论。后来,从鱼的鼻子到鸟的喙,科学家在强大设备的帮助下探索了一个又一个动物器官,最终一无所获。还曾有人用巨大的LCD屏幕替代星空,观察鸟类会不会认准星星辨别方向。

谢灿记得,曾经有一群科学家发表了几篇重磅论文,眼看就要证实鸟喙是感磁器官,却在几个月后被更有力的证据驳斥,发现只是一个误会。

“每当生物体身上发现一个功能未明的组织,人们就会往磁场方面猜。”谢灿说,“磁场感应大家都感兴趣,同时又最难,生物科学发展至今,在这一领域,人们基本还一无所知。”

研究生涯开始时,谢灿也不敢贸然涉足这座迷宫。美国的导师点醒他,为什么不换点东西做。他干脆找了这个自己感兴趣的领域重新开始,“况且,我路痴这么多年,也想知道,自己到底缺了哪根筋。”

没有人,没有钱,没有参考文献,这项研究带着“九死一生”的意味

谢灿本就逼仄的办公室,堆满层层叠叠的材料。回国6年,他大部分时间都这里度过,磁受体蛋白的草图也在这里完成。

屋内最显眼的摆设是墙角的咖啡杯,码了足足6层。谢灿曾拍下杯子照片发到朋友圈:“一篇文章从投稿到接受需要消耗的咖啡。”

这位身材瘦小的科学家记得,自己刚开始在生物体寻找传说中的磁受体蛋白时,有人觉得他疯了。因为在当时的生物学界,尚没有任何证据表明,存在一种可以直接感应磁场的蛋白。

关于动物为何能够感应磁场,学术界有两种说法,一种认为动物体内存在名为隐花色素的蛋白,可以感应光的变化,形成活跃的自由基。这些自由基能感受磁场的变化,迅速改变队形为生物导航。另一种理论干脆认为细胞内存在磁铁矿颗粒。

在谢灿看来,它们都有不合理的地方。蛋白能仅仅通过光的照射就和磁场发生神秘的联系?细胞中无机的磁铁矿颗粒如何对有机的生物发出导航信号?


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