编者按：

2015年11月16日《自然—材料》杂志在线发表北京大学生命科学学院谢灿实验室的文章，报道了生物体内存在一个可以感应磁场的蛋白质。这一激动人心的发现引发国内外科学家的热烈讨论。《知识分子》综合全球二十多家媒体报道和国内一些科学家的评论，以飨读者。

文 | 顾卓雅

“如果MagR真的是一个磁感应受体，我就把我的帽子吃了！”

奥地利维也纳的分子病理研究所神经生物学家戴维•凯伊斯（David Keays）针对北大教授谢灿最新发表的论文打赌说，“这要么是非常重要的文章，要么完全错了，我强烈怀疑是后者”。

2015年11月16日《自然—材料》杂志在线发表北京大学生命科学学院谢灿实验室的文章。谢灿实验室发现，生物体内存在一个可以感应磁场的蛋白质，他们将其命名为MagR，并提出这是磁感应受体。如果这一发现是正确的，那么它不仅能解释包括白蚁、蝴蝶、鲸鱼和企鹅在内的许多动物奇佳的“方向感”，还有望成为利用磁场控制细胞乃至动物行为的工具。

这个激动人心的发现立刻引起了国内外学术界的讨论，并有包括《自然》、《科学家》、《卫报》在内的含英文、法文、俄文、西班牙文等诸多种语言的二十余家国际媒体予以报道。

英国牛津大学的生化学家皮特•霍尔（Peter Hore）认为这是一篇“非同寻常的论文”。他在接受美国科普杂志《科学家》（The Scientist）采访时评价说，“这（MagR）是目前已知唯一一种可长时间感受磁性的蛋白质”。

麻省大学神经生物学教授史蒂文•瑞波特（Steven Reppert）不是这项研究的参与者，他对这项研究赞赏有加，“当我看到这篇文章的时候，差点窒息，它的确是一项具有创造性的研究，很多人认为磁性和感受磁性蛋白是两种不同的蛋白”，但谢灿的研究证实MagR蛋白兼具有这两种功能，“这项研究结论令人振奋，具有突破性”。

不过，谢灿实验室的工作并未进行体内实验显示MagR可以起生物导航的作用，也还没有阐明MagR产生磁性的原理，这也让一些国际同行产生疑问。

新西兰奥克兰大学的迈尔克•沃克（Michael Walker）教授在磁感应领域研究了数十年。他接受澳大利亚广播公司科学频道（ABC Science）采访时表示，“这个假设存在很大的不确定性。就目前结果而言，我只能说研究中提供的证据经过了体外实验的证实，但在动物体内的情况就不知道了。并没有证据表明动物的眼部确实具备形成这种蛋白复合物的条件。”

沃克教授更倾向于相信另一个假设，他认为动物是通过鼻部的一种含有磁性氧化铁晶体的细胞进行导航的。他补充说，这个假设背后有大批研究的支持，例如鼻部麻醉的鸽子无法正常导航。而这些研究完全没有提及眼部在磁感导航中的作用。所以，沃克教授明确表示，“在磁铁假设和光敏蛋白假设之间，我选择支持前者。”（以前常见“磁铁假设”和“光敏蛋白假设”，后者指光敏蛋白产生自由基对出现电子流。）

尽管谢灿表示两种假设都具备“可靠的理论和实验基础”，沃克教授却认为，自然选择让两种或以上生物“指南针”存在的可能性微乎其微。

专门从事磁感应受体研究凯伊斯接受《自然》采访时则提出另外一个问题，“鉴于生物体里的铁含量那么少，在生理体温条件下，MagR能不能在生物体内显示出磁力特性是一个问题”。

由于不清楚蛋白质如何感磁，更不知道大脑如何处理磁信号，一些科学家的评论显得很犹豫。德国慕尼黑大学磁学专家和地球科学家迈克尔•文克霍夫（Michael Winklhofer）接受《自然》采访时，甚至担心MagR表现出的生物罗盘活性可能是实验污染的结果。他正在组织实验来重复谢灿团队的工作。但他也认为，如果证明MagR的磁性，它会成为揭开磁感应分子机理的很大一步。

对于这些质疑，谢灿对《自然》表示这个报道仅仅是他对于过去六年工作的总结，希望更多的实验室能够进一步论证这个结论，比如在果蝇中使这个基因失活，看看会不会影响动物的方向感。谢灿表示他已经对磁遗传学和蛋白对大分子的磁控能力提交了专利申请。他也正在研究MagR蛋白在其他动物包括人类体内的结构。他认为人类MagR蛋白中的多态性可能会与不同人方向感好坏的差异存在关联。

不少科学家也表示对谢灿实验组的研究所带来的影响感到振奋。哈佛大学生物物理学家周界文（James Chou）表示，“我认为磁受体蛋白MagR被谢灿实验组发现，的确是这一领域一个巨大的突破，但他的结论或许并不可信，因为它仅仅只利用了一种模型”，尽管如此，“这项研究能够启迪研究者未来对MagR蛋白结构功能进行深入研究”。

很多国内科学家对这一发现感到很振奋，但也有国内科学家认为论文的证据不足够。也有科学家认为谢灿实验室的创造性探索值得鼓励，但也需要更多严谨的验证和发展。有北大内部学者就此评论道：“有磁性和感受磁性，是两种不同的特性。谢灿实验室虽然起步是找感应磁性的蛋白质，但他们其实有意外的发现，发现MagR不仅能够感受磁性，而且本身就有磁性。这两个发现，只要其中一个是正确的，就很新颖，如果两个发现都对，那么意义就更大”。

牛津大学量子物理学家西蒙•本杰明（Simon Benjamin）则对MagR-Cry这种磁感应蛋白复合体在发展新技术方面的潜力进行了分析。他在接受英国《卫报》采访时指出，即使MagR-Cry蛋白复合体最后被证明不是自然界中的生物指南针，这一发现也令人兴奋，因为它可以用来开发“更为廉价、小巧、坚固或者更敏感的磁场传感器”。“很多地方都可以用到这种传感器，从矿山测绘系统到移动手机上的地图导航都会用到。”他说。

鉴于该研究的重要性，相信在不久的将来，谢灿实验室的发现将进一步得到检验，其意义也将更加清楚。不管凯伊斯最终要不要吃他的帽子，我们都期待后续的研究，继续揭示生物磁感应更多的奥秘。

（华梦艺对本文亦有贡献。）

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