揭秘人体隐藏的指南针

蔡立英/编译



揭秘人体隐藏的指南针

蔡立英/编译

很多动物能感知地磁场并做出反应，而人类可能也有磁觉，只是这种第六感的工作机制依然成谜。一些研究者认为：人类磁觉依赖于一种磁铁体，另一些研究者则认为：磁觉是由视网膜上一种称为“隐花色素”的蓝光受体蛋白产生。

美国加州理工学院的乔·基尔施维克（Joe Kirschvink）在1992年的研究报告中指出，磁铁体在鸟喙、鱼鼻甚至人类大脑中都出现过，对磁场极度敏感。所以，基尔施维克和其他热衷于这方面研究的人认为，磁铁体不仅能让一个动物知道它前进的方向（“指南针感”），也能让它知道自己所处的位置。“指南针不能解释一只海龟是如何一路环游海洋迁徙，最终回到它一开始出发的那片沙滩的相同区域。”北卡罗来纳大学教堂山分校的神经生物学家肯尼斯·洛曼（Kenneth Lohmann）说。指南针感足以让动物根据磁场线的倾角的变化推断出纬度（磁场线在赤道是水平的，在两极陷入地球内部）。但是，要推断出经度，则需要发觉不同地方磁场强度的微小变化——这就是磁铁体能提供的一种额外的地图或路标感，洛曼说。

但是，除了在细菌中，没人曾见过磁感晶体发挥磁场感应器的作用。这种磁感应晶体可能是其他东西，比如铁代谢废物，或是人体隔离致癌重金属的一个通路。21世纪初，科学家们在鸽子的喙部中发现含磁铁体的细胞。但是随后的一项研究发现，科学家以为的磁受体其实是作为清道夫的免疫细胞，与神经系统并无关系。因为磁铁体没有独特的染色或标记物，很容易造成虚假识别。

研究“磁觉”的科学家正聚焦到两种可能的磁觉产生机制：一种是基于磁铁体的物理感应器，另一种是基于蛋白质“隐花色素”的生物化学感应器（详见封三“两种可能的磁觉产生机制”）。

1978年，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家克劳斯·舒尔滕（Klaus Schulten）的相关研究指出，动物可以利用自由基对反应实现磁感应。但是，他并没有找到一种分子能支持他所说的那些自由基对反应，直到20世纪90年代末，科研人员才发现蓝光受体蛋白是哺乳动物视网膜上的光感应器。大多数研究者聚焦于蓝光受体蛋白对生物钟的控制，但是舒尔滕知道这种分子能形成自由基对。“我的机会来了，”舒尔滕说，“现在我终于有了一个非常好的候选者。”2000年，他发表了一项研究成果，表明磁场如何能影响蓝光受体蛋白的反应，从而在鸟类的视野中产生亮斑和暗斑。

视网膜的蓝光受体蛋白感应器能解释：为什么看起来蓝光或绿光可以激活鸟类的指南针而红光却起抑制作用，以及为什么鸟类似乎能通过测量磁偏角的变化而不是直接读取磁场强度来区分南北。至于磁铁体，科学家们却尚未发现活性分子，也不能准确地知道它如何改变神经回路。更糟糕的是，实验表明需要施加比地磁场强好几个数量级的磁场才能触发蓝光受体蛋白感应器。

那么，哪一种对呢？英国牛津大学的物理化学家彼得·霍尔（Peter Hore）说，不必做出非此即彼的选择，他喜欢的想法是自然界进化了两种不同的磁觉系统。“地图感可能是磁铁体产生的，指南针感可能是自由基对产生的。”他说。可能是集中了两种磁觉体系的优势，或至少是采用了最优的导航方法。

［资料来源：Science］［责任编辑：遥 醒］