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(dòng)物能感知地磁場(chǎng)并做出反應(yīng)，而人類可能也有磁覺(jué)，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(jué)依賴于一種磁鐵體，另一些研究者則認(rèn)為：磁覺(jué)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(guó)加州理工學(xué)院的喬·基爾施維克（Joe Kirschvink）在1992年的研究報(bào)告中指出，磁鐵體在鳥(niǎo)喙、魚(yú)鼻甚至人類大腦中都出現(xiàn)過(guò)，對(duì)磁場(chǎng)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(gè)動(dòng)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?！爸改厢槻荒芙忉屢恢缓｝斒侨绾我宦翻h(huán)游海洋遷徙，最終回到它一開(kāi)始出發(fā)的那片沙灘的相同區(qū)域?！北笨_來(lái)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(shuō)。指南針感足以讓動(dòng)物根據(jù)磁場(chǎng)線的傾角的變化推斷出緯度（磁場(chǎng)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(jué)不同地方磁場(chǎng)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(shuō)。

但是，除了在細(xì)菌中，沒(méi)人曾見(jiàn)過(guò)磁感晶體發(fā)揮磁場(chǎng)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(gè)通路。21世紀(jì)初，科學(xué)家們?cè)邙澴拥泥共恐邪l(fā)現(xiàn)含磁鐵體的細(xì)胞。但是隨后的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家以為的磁受體其實(shí)是作為清道夫的免疫細(xì)胞，與神經(jīng)系統(tǒng)并無(wú)關(guān)系。因?yàn)榇盆F體沒(méi)有獨(dú)特的染色或標(biāo)記物，很容易造成虛假識(shí)別。

研究“磁覺(jué)”的科學(xué)家正聚焦到兩種可能的磁覺(jué)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(jiàn)封三“兩種可能的磁覺(jué)產(chǎn)生機(jī)制”）。

1978年，美國(guó)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(dòng)物可以利用自由基對(duì)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁感應(yīng)。但是，他并沒(méi)有找到一種分子能支持他所說(shuō)的那些自由基對(duì)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(dòng)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(duì)生物鐘的控制，但是舒爾滕知道這種分子能形成自由基對(duì)。“我的機(jī)會(huì)來(lái)了，”舒爾滕說(shuō)，“現(xiàn)在我終于有了一個(gè)非常好的候選者。”2000年，他發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，表明磁場(chǎng)如何能影響藍(lán)光受體蛋白的反應(yīng)，從而在鳥(niǎo)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(lái)藍(lán)光或綠光可以激活鳥(niǎo)類的指南針而紅光卻起抑制作用，以及為什么鳥(niǎo)類似乎能通過(guò)測(cè)量磁偏角的變化而不是直接讀取磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)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(shí)驗(yàn)表明需要施加比地磁場(chǎng)強(qiáng)好幾個(gè)數(shù)量級(jí)的磁場(chǎng)才能觸發(fā)藍(lán)光受體蛋白感應(yīng)器。

那么，哪一種對(duì)呢？英國(guó)牛津大學(xué)的物理化學(xué)家彼得·霍爾（Peter Hore）說(shuō)，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(jué)系統(tǒng)。“地圖感可能是磁鐵體產(chǎn)生的，指南針感可能是自由基對(duì)產(chǎn)生的?！彼f(shuō)?？赡苁羌辛藘煞N磁覺(jué)體系的優(yōu)勢(shì)，或至少是采用了最優(yōu)的導(dǎo)航方法。

［資料來(lái)源：Science］［責(zé)任編輯：遙 醒］