揭秘人體隱藏的指南針

蔡立英/編譯

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揭秘人體隱藏的指南針

蔡立英/編譯

很多動物能感知地磁場并做出反應，而人類可能也有磁覺，只是這種第六感的工作機制依然成謎。一些研究者認為：人類磁覺依賴于一種磁鐵體，另一些研究者則認為：磁覺是由視網膜上一種稱為“隱花色素”的藍光受體蛋白產生。

美國加州理工學院的喬·基爾施維克（Joe Kirschvink）在1992年的研究報告中指出，磁鐵體在鳥喙、魚鼻甚至人類大腦中都出現過，對磁場極度敏感。所以，基爾施維克和其他熱衷于這方面研究的人認為，磁鐵體不僅能讓一個動物知道它前進的方向（“指南針感”），也能讓它知道自己所處的位置。“指南針不能解釋一只海龜是如何一路環游海洋遷徙，最終回到它一開始出發的那片沙灘的相同區域。”北卡羅來納大學教堂山分校的神經生物學家肯尼斯·洛曼（Kenneth Lohmann）說。指南針感足以讓動物根據磁場線的傾角的變化推斷出緯度（磁場線在赤道是水平的，在兩極陷入地球內部）。但是，要推斷出經度，則需要發覺不同地方磁場強度的微小變化——這就是磁鐵體能提供的一種額外的地圖或路標感，洛曼說。

但是，除了在細菌中，沒人曾見過磁感晶體發揮磁場感應器的作用。這種磁感應晶體可能是其他東西，比如鐵代謝廢物，或是人體隔離致癌重金屬的一個通路。21世紀初，科學家們在鴿子的喙部中發現含磁鐵體的細胞。但是隨后的一項研究發現，科學家以為的磁受體其實是作為清道夫的免疫細胞，與神經系統并無關系。因為磁鐵體沒有獨特的染色或標記物，很容易造成虛假識別。

研究“磁覺”的科學家正聚焦到兩種可能的磁覺產生機制：一種是基于磁鐵體的物理感應器，另一種是基于蛋白質“隱花色素”的生物化學感應器（詳見封三“兩種可能的磁覺產生機制”）。

1978年，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的物理學家克勞斯·舒爾滕（Klaus Schulten）的相關研究指出，動物可以利用自由基對反應實現磁感應。但是，他并沒有找到一種分子能支持他所說的那些自由基對反應，直到20世紀90年代末，科研人員才發現藍光受體蛋白是哺乳動物視網膜上的光感應器。大多數研究者聚焦于藍光受體蛋白對生物鐘的控制，但是舒爾滕知道這種分子能形成自由基對。“我的機會來了，”舒爾滕說，“現在我終于有了一個非常好的候選者。”2000年，他發表了一項研究成果，表明磁場如何能影響藍光受體蛋白的反應，從而在鳥類的視野中產生亮斑和暗斑。

視網膜的藍光受體蛋白感應器能解釋：為什么看起來藍光或綠光可以激活鳥類的指南針而紅光卻起抑制作用，以及為什么鳥類似乎能通過測量磁偏角的變化而不是直接讀取磁場強度來區分南北。至于磁鐵體，科學家們卻尚未發現活性分子，也不能準確地知道它如何改變神經回路。更糟糕的是，實驗表明需要施加比地磁場強好幾個數量級的磁場才能觸發藍光受體蛋白感應器。

那么，哪一種對呢？英國牛津大學的物理化學家彼得·霍爾（Peter Hore）說，不必做出非此即彼的選擇，他喜歡的想法是自然界進化了兩種不同的磁覺系統。“地圖感可能是磁鐵體產生的，指南針感可能是自由基對產生的。”他說。可能是集中了兩種磁覺體系的優勢，或至少是采用了最優的導航方法。

［資料來源：Science］［責任編輯：遙 醒］