北大被抢发论文教授发表论文:首次发现生物体内“指南针”(组图)

编辑:凯恩/2018-11-12 13:40

  谢灿等人筛选了果蝇的12536个基因,发现了唯一一个磁感应分子——MagR。在信鸽眼睛的视网膜中,MagR与CRY在同一位置出现,也就是说,它们共定位。它们似乎相互配合,形成一个分子机器。

  刷新误解二:生物磁性基于铁原子而非四氧化三铁

  11月16日,谢灿告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),自己的团队发现了一个磁感应受体蛋白,即磁感应分子MagR。

  但谢灿带领的研究团队发现,人们被骗了,CRY蛋白只能感光,不能感磁,而之所以表现出感磁的特性,是因为结合了MagR。

  此外,还有研究认为,磁铁矿——四氧化三铁(Fe3O4)可能是生物磁性产生的原因,而且有科学家在鸟喙中发现了含铁的磁小体。但随后鸟喙中的铁被证明来自于巨噬细胞,而非神经细胞,难以转化和传递地磁信号,该理论模型一直遭到质疑。

  在体外实验中,研究人员发现,MagR与CRY在溶液中会自发地结合在一起,形成一个短棒,MagR位于轴心,CRY包裹在外侧。MagR也可以单独形成一个短棒。

  199凤凰娱乐(fh03.cc)5年,植物的感光蛋白CRY(cryptochrome,隐花色素)被发现。它被认为也能够感磁,是人类发现的第一个磁感应分子。当果蝇体内的该基因被破坏后,果蝇就不再能够感应磁场。信鸽等鸟类的眼睛的视网膜中也存在CRY蛋白,它被认为是鸟类的“指南针”。

  美国科学家1978年还提出CRY蛋白的“自由基对理论”,认为该蛋白感光后,产生自由基对,从而产生内部磁场,目前没有新的实验证据支持这一理论模型。

  谢灿认为,这一发现回答了“生物是如何感应到磁场的”这一问题,且至少在两个方面刷新了人们对磁感应的认识。

  论文显示,MagR形成的复合物是一个短棒,由蛋白质组成,尺寸小到分子尺度,但它仍然像是一个真正的磁铁,能够顺着地球磁场的方向排列,能够吸铁,能随着磁场的变化而转动。

  由于MagR可以单独形成短棒状结构,研究人员认为,一些生物可以在没有光存在的情况下,通过地球磁场导航。

  人们此前的研究发现,鸟类的磁感应能力依赖光照,在只有红光存在的情况下,部分鸟类的磁感应能力大大减弱,在蓝绿光存在时,其磁感应能力较为准确。

  谢灿研究团队认为,MagR与CRY形成的分子机器使光磁偶联,它既能感光,又能感磁。在阳光或月光等光线存在时,信鸽利用其视网膜细胞的这一分子机器捕捉到地球磁场信息,并转化成电信号,这一电信号被神经细胞传递到信鸽大脑中,然凤凰彩票(fh03.cc)后信鸽作出决策,决定飞向哪里。

  MagR在包括人类在内的多种生物体内都存在,它属于铁硫簇结合蛋白,结合有铁原子。MagR短棒中的铁原子形成多个“铁环”,“铁环”中可能存在电流,这可能是MagR复合物具有生物磁性的原因。

  更令人惊讶的是,这样短棒像是一个真正磁铁,它会吸在铁珠上,也能像一个真正的指南针一样,随着外界磁场的变化而转动。

  谢灿特别强调,这只是动物磁感应的“生物指南针”模型,其具体过程有待进一步研究和证实。刚刚发表的研究成果,仅仅解决了“信鸽是如何感应到磁场”这一问题。

  但谢灿等人的研究则认为,生物磁性基于铁原子,而非四氧化三铁。

  谢灿研究团队发现了一个“生物指南针”。