為什麼有的人方向感很差？這或與體內的磁感應蛋白MagR的基因變異有關。
圖：白鯨，被認為上是地球使用弱磁場導航的物種之一
關於這一問題，中國的科學家謝燦教授團隊公布了動物體內具有辨識方向作用的「生物指南針」結構——由被其命名為MagR的磁感應蛋白與光敏隱花色素蛋白組成的含鐵元素的複合體（MagR/Cry）。謝燦教授的這一重磅發現與分享，將開啟科學界以生物指南針結構為基礎的「磁遺傳學」的研究浪潮。
是日，北京大學生命科學院教授謝燦研究團隊的論文「A magnetic protein biocompass」被影響因子高達36分的Nature子刊Nature Materials《自然材料》接受並在線發表。謝燦研究團隊通過對果蠅的12536個基因篩選後，發現了唯一一個與CRY相結合的含有鐵、硫的蛋白螯合物（CG8198）的磁感應受體蛋白，能夠感應外界磁場。基於這種蛋白具有磁感應能力，謝燦團隊將CG8198命名為磁感應受體蛋白（MagR）。
動物（蝴蝶、鴿子、海龜、狼……）通過感應磁場辨識方向進行遷徙，科學家認為動物體內應該存在某種蛋白能夠感應地磁，即磁受體蛋白，但是關於蛋白及背後的分子機制卻不清楚。直至2008年自然（《nature》）期刊發表了一篇揭示果蠅中有一種光敏隱花色素蛋白複合體（Cry），一旦敲除該蛋白，果蠅對方向的敏感性會減弱。謝燦教授指出，Cry蛋白並不是真正的磁感應受體蛋白，因為它不能感應磁場的極性（南、北極）。
謝燦教授paper中的部分圖片(棒狀的化合物可以對準磁場)
那究竟是什麼原因在幫助動物指示著方向呢？在過去的10年裡，科學家們曾經利用過某些蛋白質的光感應能力來操控神經元細胞，例如將一根光纖電纜直接插入到大腦裡來調控個別神經細胞的活性，即我們熟知的光遺傳學。
謝燦教授團隊經過6年多的研究，發現相比光遺傳學而言，磁感應受體蛋白有一個更加顯性的優勢，後者可以被大腦外面的磁場操控。因此，該團隊的重大發現或將使科學家可以通過磁場來控制細胞。
專訪謝燦教授——探尋其研究「生物指南針」的靈感源泉
記者專訪了謝燦教授，詢問他為什麼選擇了磁感應方向作為研究課題？他表示：「天時、地利、人和」以及很多偶然性的因素讓他走進了這個領域。
首先，作為一名科研者，科研興趣是維持單調的研究生活最大的動力。謝教授表示，他本人的方向感很差，初入北京大學的3年經常在校園裡迷失方向，「好奇心」讓他想找到這一原因，經過多方努力卻苦於找不到答案，直至2008年看到了那篇文章 ，文章首次沉默了光敏隱花色素蛋白複合體（Cry）蛋白，證實其與動物的感應能力以及遷移相關。於是很受啟發，便展開實驗的設計和求證。在他看來，2008年，關於Cry蛋白paper的發表與自己好奇心的吻合，構成了「天時」。
其次，多學科跨領域的專業知識是一個科研者最寶貴的「武器」，謝燦教授大學的專業偏生態動物方向，研究生階段主修植物生物學和結構生物學，在哈佛大學讀PhD時專供分子免疫學。正值當年北大向海外留學生們發出了邀請函，謝燦教授很謙虛地表示，由於在國外沒有資源和能力獨立開展磁感應課題，所以決定回國（談什麼愛國主義有點兒大了）。於是乎，在黨和國家以及北大的幫助下，他很快在北大建立了自己的實驗室並開展了磁感應課題。在他看來，北大遞出的橄欖枝，就是促使其取得成果的「地利」。
最後，在國外「實驗是有錢人的遊戲」，沒有足夠的資本就無法建立實驗室、購買儀器和設備，科研工作或將隨時中斷。專業涉獵廣泛的謝教授表示，一方面在他入職不久，北京大學就撥給了他數額不菲的經費，為其一心專研工作提供了糧食儲備；另一方面在2012年找到MagR基因後，瑞典的一家生物公司為其實驗室提供的大分子篩選柱子，促使其很順利地進行了蛋白提取純化。在他看來，「人和」是其在這個領域初露頭角的第三點要素。
本文來源：生物探索
本期編輯：fenger