中國科學家或揭開生物第六感之謎

MagR示意圖

 

謝燦和他的學生

 

1.5億年前就出現在這個淡藍色星球上的蜜蜂，天生就是建築師。不過當有人試著把磁鐵放在旁邊干擾時，它們搭建的蜂巢立馬變成東倒西歪的“豆腐渣”。

 

形態醜陋的裸鼴鼠終年生活在黑暗的地下，沒有發育出視力，卻依然逃脫不了地球磁場的掌控，它們打造的地下通道總是南北朝向。

 

就連結構簡單的細菌，有的也會在磁場作用下來回移動。

 

最近，歐洲科學家還發現，當地球磁場穩定時，狗總是趴在南北朝向上排便，甚至還會極力避免頭尾指向東西。

可惜，此前所有試圖一探究竟的人，都在磁場大網裏變成了“路癡”。

 

最近終於有人找到了方向。

 

北京大學生命科學學院的年輕教授謝燦宣佈，找到一種被命名為MagR的全新磁受體蛋白，研究成果發表于《自然-材料》。

 

有人評論，這是一個“諾獎級別的發現”，這種蛋白“或將揭開被稱為生物‘第六感’的磁覺之謎”。

 

一個多月前，大名鼎鼎的《自然》雜誌還為此發文祝賀。

 

對科學家來説，詩是不夠的

 

在放大了5萬倍的顯微鏡下，黑色或淡黃色的MagR呈小棒槌形。在玻璃器皿下放一塊磁鐵，它會像上滿勁的陀螺，滴溜溜地轉圈。

 

在磁場這個看不見摸不著的研究領域，這個長著棒槌模樣的蛋白就是謝燦紮下的第一個坐標。根據他的推斷，這種蛋白是生物基因中的指南針，會根據地球磁場的變化為生物體指明方向。

 

看起來簡陋，但在很多時候，這種“蛋白指南針”信號的精準度令人難以想像。

 

每年春天“第一縷陽光照射下來”時，墨西哥灣山谷的帝王蝶開始往北飛。第一代蝴蝶飛到美國南部，産卵、生子、死亡。孵化出的第二代繼承前輩的遺志繼續北飛，到達美國中部，産卵、生子、死亡。如此複製，一直到第四代，直接向南飛回墨西哥灣的同一個山谷，甚至回到祖先待過的同一棵樹。

 

“這個過程都可以寫成詩了，但對科學家來説，詩是不夠的。” 在北大一間10多平方米的辦公室裏，謝燦抿了一口咖啡説，“要打破美感，搞清楚科學原理。”鮮艷的帝王蝶標本擺放在一堆白茫茫的列印材料中，那是他鐘意的一件裝飾。

 

謝燦老家在洞庭湖畔，家裏屋檐下有個燕巢，每年燕子歸來，“從不迷路”。他經常仰起腦袋看，還寫成作文。

 

他想不明白，人類看起來高明，為何往往在方向感上灰溜溜地敗給動物。到北大任教的頭3年，謝燦在校園裏經常不辨東南西北，抓住學生就問，生科院大樓在哪兒。

 

探索看不見摸不著的磁場，迷路更是常有的事兒。

 

18世紀，奧地利精神病學家弗朗茲·麥斯麥提出，“生物體內擁有磁性液體”，一直被視為荒誕言論。後來，從魚的鼻子到鳥的喙，科學家在強大設備的幫助下探索了一個又一個動物器官，最終一無所獲。還曾有人用巨大的LCD螢幕替代星空，觀察鳥類會不會認準星星辨別方向。

 

謝燦記得，曾經有一群科學家發表了幾篇重磅論文，眼看就要證實鳥喙是感磁器官，卻在幾個月後被更有力的證據駁斥，發現只是一個誤會。

 

“每當生物體身上發現一個功能未明的組織，人們就會往磁場方面猜。”謝燦説，“磁場感應大家都感興趣，同時又最難，生物科學發展至今，在這一領域，人們基本還一無所知。”

 

研究生涯開始時，謝燦也不敢貿然涉足這座迷宮。美國的導師點醒他，為什麼不換點東西做。他乾脆找了這個自己感興趣的領域重新開始，“況且，我路癡這麼多年，也想知道，自己到底缺了哪根筋。”

 

沒有人，沒有錢，沒有參考文獻，這項研究帶著“九死一生”的意味

 

謝燦本就逼仄的辦公室，堆滿層層疊疊的材料。回國6年，他大部分時間都這裡度過，磁受體蛋白的草圖也在這裡完成。

 

屋內最顯眼的擺設是墻角的咖啡杯，碼了足足6層。謝燦曾拍下杯子照片發到朋友圈：“一篇文章從投稿到接受需要消耗的咖啡。”

 

這位身材瘦小的科學家記得，自己剛開始在生物體尋找傳説中的磁受體蛋白時，有人覺得他瘋了。因為在當時的生物學界，尚沒有任何證據表明，存在一種可以直接感應磁場的蛋白。

 

關於動物為何能夠感應磁場，學術界有兩種説法，一種認為動物體記憶體在名為隱花色素的蛋白，可以感應光的變化，形成活躍的自由基。這些自由基能感受磁場的變化，迅速改變隊形為生物導航。另一種理論乾脆認為細胞記憶體在磁鐵礦顆粒。

 

在謝燦看來，它們都有不合理的地方。蛋白能僅僅通過光的照射就和磁場發生神秘的聯繫？細胞中無機的磁鐵礦顆粒如何對有機的生物發出導航信號？

 

他想不明白，於是決定踩出一條新路。

 

“如果我是上帝，為了賦予動物感磁的能力，我會怎麼設計這種蛋白質構成的機器？”謝燦一邊説，一邊在筆記本上刷刷地畫出實驗開始前設計的草圖。

 

一個空心圓柱體出現在他筆下，在他最初的設想中，這個可能存在的蛋白應該是一個棍狀結構，並且具有磁性，才能感應磁場變化。既然前人已經證實隱花色素與磁場感應有關，這種蛋白也肯定能和隱花色素結合或者發生作用。

 

“在2012年以前，一切都只是想像。這個事情九死一生，很有可能什麼都做不出來。”謝燦停頓了一下説，“但有句話我印象挺深，想像力比正確性更重要。”

 

項目從2010年已經開始，但在第一年裏，幾乎只有謝燦在讀文獻、思考、原地打轉。除了啟動時向時任生命科學院院長的饒毅“拼命磨嘴皮子”要到一筆資金，這項研究沒得到什麼資助。直到2011年第一個草圖畫出來，才有第一個博士生加入。

 

按圖索驥的地毯式搜索開始了。通過計算機對果蠅DNA的篩查，14種長相可疑的基因從12536種基因中浮現出來。接著要用已知蛋白結構的隱花色素來“指認”，找出最終的“候選人”。

 

“幾乎沒有任何參考文獻，我們根本不知道會得到什麼結果，即使有結果，也不知道意味著什麼，不知道下一步怎麼走。”謝燦回想道。

 

直到今天，這位科學家依然記得那一天，實驗室的凝膠上清晰地顯示出兩條感光和感磁的條帶，而他假想的磁受體MagR和感光的隱花色素結合，終於在現實中得到了驗證。

 

這粒微小的蛋白，引起了學界的劇烈震動

 

為了撈出這粒微塵一樣的蛋白，41歲的謝燦覺得自己“老了20歲”。

 

“設備沒有現成的，很多是淘寶買來的原材料和配件。”要檢驗首次發現的MagR蛋白的磁性，連石頭都沒得摸。同學用木頭架子搭了一個兩層的玻璃器皿，才讓蛋白在磁鐵的指揮下開始跳舞。

 

實驗室隔壁，在文獻材料和書本淹沒的辦公室，謝燦見縫插針地塞進各種裝飾品，有碧綠的球蘭、江南淘來的珍珠貝，還有一個內壁貼著香檳木樹皮的玻璃箱，那是尚未完工的兩棲動物養殖缸。

 

2012年以前，謝燦幾乎很少跟人提起這項研究，因為總有人問：“你這個研究出口在哪，應用在哪。”

 

“好像如果不能用，你做的東西就毫無意義。”謝燦語速極快地説，“從學生到導師，已經沒人把好奇心當回事了。弄明白，就是最有用的事情。”

 

最終，人們眼看著謝燦發現的小不點蛋白，引起學界巨大震動。“當我看到這篇文章的時候，差點窒息，它的確是一項具有創造性的研究。”麻省大學神經生物學教授史蒂文·瑞波特充滿讚賞地表示，“結論令人振奮，具有突破性”。

 

文章發表不到一小時，已經引起超過20家國際媒體的報道。到目前為止，《自然》雜誌、BBC、科學美國人、英國衛報等200多家國外主流媒體以多種文字進行報道和跟蹤。其中還包括專注于電子産品的科技網站。

 

“可能覺得這種生物指南針結構，在電子領域也能帶來一些革新。”謝燦帶著自豪説。

 

就在幾天前，他還在朋友圈轉發了一條磁鐵告急的新聞，並戲謔地表示實驗室準備開店，緩解磁鐵不夠用的業界危機。“客官，您要多少克磁鐵，有固體的，液體的，還有多種口味供您選擇，蝴蝶味兒的您喜歡嗎？”

 

並非人人都看好謝燦踩出來的這條路。維也納分子病理學研究所神經科學家大衛·基斯在接受《自然》雜誌採訪時就説：“它要麼是一篇非常重要的論文，要麼完全錯誤。我強烈懷疑是後者。”

 

基斯不相信，只有超微量鐵的MagR會有磁性能。如果MagR真的是磁感應受體，“我就把自己的帽子吃掉。”

 

“這挺正常，並不是科學家之間有矛盾。這種爭論時刻對某個領域的推動作用反而特別大。”謝燦一點兒也不介意。

 

按照計劃，2016年，謝燦將赴德參加由“激烈反對派”基斯做主席的會議，並作報告。2017年初，基斯則會來北大拜訪謝燦的實驗室。

 

他們的賭約不變。像江湖高手對決一般，兩人約定10年為期。如果證明謝燦是對的，基斯就真的吃掉帽子。

 

“打個賭挺好。”謝燦微笑著説，“至少人們不會認為科學家都那麼無趣了吧。”