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(yīng)，而人類可能也有磁覺，只是這種第六感的工作機(jī)制依然成謎。一些研究者認(rèn)為：人類磁覺依賴于一種磁鐵體，另一些研究者則認(rèn)為：磁覺是由視網(wǎng)膜上一種稱為“隱花色素”的藍(lán)光受體蛋白產(chǎn)生。

美國加州理工學(xué)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(xiàn)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(rèn)為，磁鐵體不僅能讓一個動物知道它前進(jìn)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(huán)游海洋遷徙，最終回到它一開始出發(fā)的那片沙灘的相同區(qū)域?！北笨_來納大學(xué)教堂山分校的神經(jīng)生物學(xué)家肯尼斯·洛曼（Kenneth Lohmann）說。指南針感足以讓動物根據(jù)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(nèi)部）。但是，要推斷出經(jīng)度，則需要發(fā)覺不同地方磁場強(qiáng)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(biāo)感，洛曼說。

但是，除了在細(xì)菌中，沒人曾見過磁感晶體發(fā)揮磁場感應(yīng)器的作用。這種磁感應(yīng)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(jì)初，科學(xué)家們在鴿子的喙部中發(fā)現(xiàn)含磁鐵體的細(xì)胞。但是隨后的一項研究發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家以為的磁受體其實是作為清道夫的免疫細(xì)胞，與神經(jīng)系統(tǒng)并無關(guān)系。因為磁鐵體沒有獨特的染色或標(biāo)記物，很容易造成虛假識別。

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

1978年，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的物理學(xué)家克勞斯·舒爾滕（Klaus Schulten）的相關(guān)研究指出，動物可以利用自由基對反應(yīng)實現(xiàn)磁感應(yīng)。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(yīng)，直到20世紀(jì)90年代末，科研人員才發(fā)現(xiàn)藍(lán)光受體蛋白是哺乳動物視網(wǎng)膜上的光感應(yīng)器。大多數(shù)研究者聚焦于藍(lán)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?！拔业臋C(jī)會來了，”舒爾滕說，“現(xiàn)在我終于有了一個非常好的候選者?！?000年，他發(fā)表了一項研究成果，表明磁場如何能影響藍(lán)光受體蛋白的反應(yīng)，從而在鳥類的視野中產(chǎn)生亮斑和暗斑。

視網(wǎng)膜的藍(lán)光受體蛋白感應(yīng)器能解釋：為什么看起來藍(lán)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(qiáng)度來區(qū)分南北。至于磁鐵體，科學(xué)家們卻尚未發(fā)現(xiàn)活性分子，也不能準(zhǔn)確地知道它如何改變神經(jīng)回路。更糟糕的是，實驗表明需要施加比地磁場強(qiáng)好幾個數(shù)量級的磁場才能觸發(fā)藍(lán)光受體蛋白感應(yīng)器。

那么，哪一種對呢？英國牛津大學(xué)的物理化學(xué)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(jìn)化了兩種不同的磁覺系統(tǒng)?！暗貓D感可能是磁鐵體產(chǎn)生的，指南針感可能是自由基對產(chǎn)生的。”他說?？赡苁羌辛藘煞N磁覺體系的優(yōu)勢，或至少是采用了最優(yōu)的導(dǎo)航方法。

［資料來源：Science］［責(zé)任編輯：遙 醒］