西爾
1.5億年前就出現在這個淡藍色星球上的蜜蜂,天生就是建筑師。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(tài)丑陋的裸鼴鼠終年生活在黑暗的地下,沒有發(fā)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(fā)現,當地球磁場穩(wěn)定時,狗總是趴在南北朝向排便,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,都在磁場大網里變成了“路癡”。
最近終于有人找到了方向。
北京大學生命科學學院的年輕教授謝燦宣布,找到一種被命名為MagR的全新磁受體蛋白,研究成果發(fā)表于《自然-材料》。
有人評論,這是一個“諾獎級別的發(fā)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》雜志還為此發(fā)文祝賀。
對科學家來說,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扎下的第一個坐標。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象。
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,產卵、生子、死亡。孵化出的第二代繼承前輩的遺志繼續(xù)北飛,到達美國中部,產卵、生子、死亡。如此復制,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,但對科學家來說,詩是不夠的?!?在北大一間10多平方米的辦公室里,謝燦抿了一口咖啡說,“要打破美感,搞清楚科學原理?!滨r艷的帝王蝶標本擺放在一堆白茫茫的打印材料中,那是他鐘意的一件裝飾。
謝燦老家在洞庭湖畔,家里屋檐下有個燕巢,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,謝燦在校園里經常不辨東南西北,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。后來,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屏幕替代星空,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(fā)表了幾篇重磅論文,眼看就要證實鳥喙是感磁器官,卻在幾個月后被更有力的證據駁斥,發(fā)現只是一個誤會。
“每當生物體身上發(fā)現一個功能未明的組織,人們就會往磁場方面猜?!敝x燦說,“磁場感應大家都感興趣,同時又最難,生物科學發(fā)展至今,在這一領域,人們基本還一無所知?!?/p>
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,為什么不換點東西做。他干脆找了這個自己感興趣的領域重新開始,“況且,我路癡這么多年,也想知道,自己到底缺了哪根筋?!?/p>
關于動物為何能夠感應磁場,學術界有兩種說法,一種認為動物體內存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。另一種理論干脆認為細胞內存在磁鐵礦顆粒。
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(fā)生神秘的聯系?細胞中無機的磁鐵礦顆粒如何對有機的生物發(fā)出導航信號?
他想不明白,于是決定踩出一條新路。
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,終于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”。
最終,人們眼看著謝燦發(fā)現的小不點蛋白,引起學界巨大震動?!爱斘铱吹竭@篇文章的時候,差點窒息,它的確是一項具有創(chuàng)造性的研究?!甭槭〈髮W神經生物學教授史蒂文·瑞波特充滿贊賞地表示,“結論令人振奮,具有突破性”。
文章發(fā)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》雜志、BBC、科學美國人、英國衛(wèi)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產品的科技網站。
“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?!敝x燦帶著自豪說。
就在幾天前,他還在朋友圈轉發(fā)了一條磁鐵告急的新聞,并戲謔地表示實驗室準備開店,緩解磁鐵不夠用的業(yè)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?”
并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(wèi)·基斯在接受《自然》雜志采訪時就說:“它要么是一篇非常重要的論文,要么完全錯誤。我強烈懷疑是后者?!?/p>
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,并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?!敝x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,并作報告。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?!敝x燦微笑著說,“至少人們不會認為科學家都那么無趣了吧?!?/p>