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第六感:原来,所有生物的活细胞都具有磁场感知力
地球上的每一种动物都可能拥有感知磁场的分子机制,即便对于那些不使用这种“第六感”导航或迁徙的生物也是如此。
研究果蝇的科学家现在已经确定了所有活细胞中普遍存在的分子,如果它以足够高的量存在或者有其他分子辅助,就可以对磁性做出反应。
新发现表明,磁感知在动物王国中可能比我们所知的更为普遍。如果研究人员是对的,这可能是几乎所有生物共有的一种令人惊讶的古老特征,尽管它们具有不同的优势。
这并不意味着所有的动物或植物都能主动感知和跟随磁场,但它确实表明所有活细胞都可以,包括我们的细胞。
“我们如何感知外部世界,从视觉、听觉到触觉、味觉和嗅觉,研究得相对透彻。”曼彻斯特大学的神经科学家Richard Baines说。
“相比之下,哪些动物可以感知以及如何响应磁场仍属未知。这项研究取得了重大进展,在这片非常活跃和有争议的领域。”
磁感应对我们来说听起来像是魔法,但野外的许多鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和其他哺乳动物都能感受到地球磁场的牵引力,并利用它在导航。
因为这种力对我们这个物种来说基本上是看不见的,所以科学家们花了很长时间才注意到它。
直到 20 世纪 60 年代,科学家才证明细菌可以感知磁场并根据磁场确定方向; 在 20 世纪 70 年代,我们发现一些鸟类和鱼类在迁徙时会跟随地球磁场。
然而,时至今日,仍不清楚如此多的动物是如何实现这些令人难以置信的导航壮举的。
在 20 世纪 70 年代,科学家们提出这可能涉及自由基对,即具有不成对外壳电子的分子,它们形成一对纠缠电子,其自旋方向被地球磁场改变。
二十二年后,该研究的主要作者与人合著了一篇新论文,提出了一种可以形成自由基对的特定分子。
这种分子——候鸟视网膜中一种叫做隐花色素的受体——可以感知光和磁,而且它似乎是通过量子纠缠起作用的。
简而言之,当隐花色素吸收光时,能量触发其中一个电子,推动它占据两种旋转状态中的一种,每种状态都受到地球地磁场的不同影响。
二十年来,隐花色素一直是动物如何感知磁场的主要解释,但现在曼彻斯特大学和莱斯特大学的研究人员已经确定了另一个候选者。
通过操纵果蝇的基因,该团队发现一种叫做黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 的分子通常与隐花色素形成自由基对,实际上它本身就是一种磁感受器。
这种基本分子在所有细胞中都有不同的水平,浓度越高,它就越有可能赋予磁敏感性,即使在缺乏隐花色素的情况下也是如此。
例如,在果蝇中,当 FAD 受到光刺激时,它会产生一对对磁场有反应的自由基电子。
然而,当隐花色素与 FAD 一起存在时,细胞对磁场的敏感性会增加。
研究结果表明,隐花色素并不像我们认为的那样对磁感应至关重要。
曼彻斯特大学神经科学家 Adam Bradlaugh 解释说:“我们最引人注目的发现之一,也是与当前说法不一致的发现是,当只有非常小的隐花色素片段存在时,细胞会继续‘感知’磁场。这表明细胞至少可以在实验室中通过其他方式感知磁场。”
这一发现可能有助于解释为什么人类细胞对实验室中的磁场表现出敏感性。我们物种视网膜细胞中存在的隐花色素形式已证明能够在分子水平上进行磁感应。
然而,这并不意味着人类利用了该功能。尽管人体细胞对地球磁场表现出敏感性,但我们对这种力没有意识。
莱斯特大学的遗传生物学家 Ezio Rosato 说:“这项研究或让我们更好地了解磁场暴露可能对人类产生的影响。此外,由于 FAD 和这些分子机器的其他成分存在于许多细胞中,这种新的理解可能会开辟新的研究途径,如利用磁场来激活目标基因。这种技术被认为是基因实验工具里的圣杯,并最终可用于临床。”
该研究发表在《自然》杂志上。
https://www.sciencealert.com/all-living-cells-could-have-the-molecular-machinery-for-a-sixth-sense