好多动物身体里都有这个「指南针」，北大教授发现了它

2015-11-20 14:45:14 | 来源：玩转帮会 | 投稿：佚名 | 编辑：小柯

原标题：好多动物身体里都有这个「指南针」，北大教授发现了它

看了一下论文与相关报道，这篇研究是动物磁场定位的分子学机制。并且，这项研究在医学研究上有极大的应用价值。

人类很久就知道很多动物会利用地球磁场进行定位和导航，但具体机制却一直很模糊。科学家曾经发现一个叫隐花青色素（Cryptochromes，Cry）与地磁导航有很大的关系，因为如果缺少编码这个蛋白的基因，果蝇就失去了感应磁场的能力。但是 Cry 自己本身是个光的感应蛋白，并不能感知磁场，也不会在磁场中出现极性。比如说，一个指北针，如果放在磁场中，一端会指向北方，另一端会指向南方。但 Cry 蛋白并没有这个功能，相反，Cry 倒是可以随着光线方向来改变自己的方向。所以 Cry 这个蛋白并不能完成磁场定位的功能，真正的主角还在幕后。

北大教授谢灿通过理论分析，认为这个幕后主角应该具有以下特征：1), 和 Cry 有密切的相互作用; 2),拥有磁性物质（如铁 – 镍氧化物、铁结合蛋白、铁硫类蛋白等）; 3), 这个蛋白可以连接起来排成一排，小磁针变大磁针，增强磁感应能力; 4),拥有根据磁场改变自己方向的能力。根据上述条件，通过电脑模拟计算（in silico 分析，应该也属于生物信息学范畴，但我对这方面的方法很不了解），然后通过实验验证，最终在果蝇中确定了一个只有编号 CG8198 的不知名基因。因为确定了这个基因就是幕后的磁感应基因，这个基因于是被命名为磁场受体基因（magnetoreceptor， MagR）。这个基因主要靠内部的铁硫体来感应磁场。而且，这个基因不仅果蝇中存在，它的同源基因同样在鸟类和人类中同样存在，这说明很多中动物共同使用同一种磁场定位的机制。

让我们看一下 MagR 的结构模拟图吧：

其中外围天蓝色的是 Cry 蛋白，内部黄绿色的是 MagR 蛋白，被黑色虚线圈住的是铁硫体，蛋白重复排列形成了指针。实验证实，这个指针确实可以随着磁场的变化而改变方向，如下图所示。

当然，结构是在电脑中模拟出来的; 而磁感应验证是在试管中做出来的。那么，在细胞内，在动物体内，MagR 是否还会出现类似的结果？所以说，目前的研究还是非常不完善，很多科学家希望得到更多的验证。另有一些科学家极其不相信这样的结果，其中一位就说“如果这是真的，我吃掉我的帽子”。

这位科学家能不能吃掉他的帽子呢？我们就需要问其他科学家了。这位科学家就是抢发事件中想抢风头，反而被大家嫌弃的前清华教授张生家。虽然张前清华教授德行有亏，但我们不因人废言。在张生家的研究中，他先后将 MagR 转基因到成纤维细胞、神经元细胞、线虫中，发现无论是细胞，还是成虫，都随磁起舞，说明 MagR 确实有极强生物活性。看来某位科学家可以品尝帽子的美味了。

这项研究有着极为光明的应用前景。要知道，在神经系统中，不同的细胞控制着不同的功能。为了确定每一小簇神经元的功能，人们把光敏感的蛋白转进小鼠中，然后将光纤插入小鼠的脑袋里。这样，在激光照射的那一小块区域，通过改变激光的类型或者强度，可以选择性的激活这一小块区域的神经元，进而探索这一小块神经元的功能。这种手段叫做光遗传学。现在有了 MagR, 用磁代替光，不需要这种侵入性的手段。而且，MagR 是动物本身就有的蛋白，有可能根本不需要转基因。这样的话，如果基因调控手段更发达了，说不定可以利用 MagR 给人治病。光遗传学一直被认为是诺贝尔的热点，现在又有了更先进的手段。

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