《自然—通讯》：人类拥有感知地球磁场潜力

顾汉现

《自然—通讯》：人类拥有感知地球磁场潜力


发布时间：2011-6-23 8:40:56


《自然—通讯》：人类拥有感知地球磁场潜力
如同鸟类一样，人眼中一种蛋白质可感知地球磁场


许多鸟类可感知地球磁场，并以此确定迁徙路线。人类也拥有类似的能力吗？一项最新研究认为，人类至少拥有感知地球磁场的潜力。

6月21日出版的英国《自然—通讯》杂志报告说，如同鸟类一样，人眼中一种蛋白质可感知地球磁场。这种蛋白质名为CRY2。美国马萨诸塞大学等机构研究人员发现，这种蛋白质可充当人体“磁场传感器”。

为了确定CRY2的功用，研究人员选择具有感知磁场能力的果蝇作为实验对象。果蝇具有感知磁场能力的原因是其眼部有一种名为隐花色素蛋白质的物质。

研究人员通过基因手段“删除”了一批果蝇的隐花色素，这些果蝇也因此失去了感知磁场的能力。然后，研究人员让另一批果蝇在失去隐花色素的同时拥有人类的CRY2蛋白质，后一批果蝇神奇地保持着感知磁场的能力。

此前科学界的广泛共识是，人类不能感知磁场。但这项新研究表明，人们不是没有感知地球磁场的蛋白质，但只是没能用上这种潜力。
  
更多阅读
  
《自然—通讯》发表论文（英文）：

http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n6/full/ncomms1364.html

顾汉现

美科学家研究发现人类或能看到地球磁场(图)


2011年06月23日 07:51  新浪科技





　　隐花色素2是一种对磁场感知极为关键的蛋白质，近期在果蝇身上进行的实验得到了一个惊人的结果：人类的眼睛中含有同样功效的物质


　　新浪科技讯 北京时间11-6月23日消息，长期以来，科学家们已经知道海龟，燕子和其它一些必须做长距离迁徙的动物能够看到地球的磁场，但是事实上这种能力似乎也存在于人类的眼睛中。

　　隐花色素2是一种对磁场感知极为关键的蛋白质，近期在果蝇身上进行的实验得到了一个惊人的结果：人类的眼睛中含有同样功效的物质。

　　果蝇和人类的差异很大，这是毋庸置疑的，但是这项实验所揭示的结果确实令人印象深刻。斯蒂芬·拉皮特(Steven Reppert)是美国马萨诸塞州大学的神经学家，他说：“人类眼中同样拥有隐花色素蛋白质，它能否在人类视网膜得到表达？就像一种光敏磁受器？” 拉皮特是这篇发表在《自然》杂志上的论文的第一作者。他说：“我们不知道这种过程可否在人类视网膜上发生，但是这确实暗示了一种可能性。”

　　拉皮特的实验室专攻长距离迁徙的蝴蝶背后隐含的生物机制。三年前，他们在工作中发现果蝇可以借助隐花色素实现定向。

　　在那之前，有关隐花色素帮助定向的说法一直停留在猜想和假设的阶段。但是很快科学家们便发现这种蛋白质似乎可以充当一种神奇的“量子指南针”，感知那些由于受到磁场变动影响，在光子撞击下电子发生的极微弱旋转变化。从而帮助动物们判断地磁场的方向。

　　当然对于隐花色素的理论研究还存在很大的缺陷，但是现在普遍认为这种物质普遍存在于各种动物体内从鱼类到爬行动物到鸟类。但是人类却是个例外，我们确实也有隐花色素，但是我们更多的似乎是将它作为我们生物钟的一部分，而不是用作指南针。

　　然而本次的研究结果暗示人类体内的隐花色素物质功能可能并不仅仅局限于生物钟。为了搞清楚脊椎动物的隐花色素物质对于果蝇会不会起作用，拉皮特教授决定采用人类隐花色素物质进行果蝇实验。他的小组首先对果蝇进行了生物工程改造，使其丧失其自身的隐花色素物质。随后将其置入一个人造磁场中的迷宫中。实验人员发现果蝇到处乱转，挣扎着想找到方向，但是似乎完全没办法实现定向。随后研究人员将人类隐花色素植入它的体内，再次进行实验时，它们很快就找到了方向。

　　克劳斯·舒尔特(Klaus Schulten)是美国伊利诺伊大学的生物物理学家，他是隐花色素方面的研究先驱，但是他并未参与拉皮特博士的这一研究工作。他评价说：“这篇论文非常让人振奋。”根据舒尔特的说法，这一实验结果进一步支持了有关脊椎动物的隐花色素具备同样功能的理论，也当然的提出了有关人类隐花色素功能的问题。

　　拉皮特表示：“我们还不能说隐花色素能同样在人类身上起作用，但是它确实可以在果蝇身上发生作用。”

　　有关人类是否能感知到地磁场的问题本身是一个充满争议的话题。上世纪80年代，英国动物学家罗宾·贝克(Robin Baker)提出人类是可以感知地磁场的，但是他的发现很难复制，因此没有被科学界接受。而近期德国科学家的工作也似乎揭示人类的视觉会受到磁场的些许影响。

　　这些说法是否都和人类眼睛内隐花色素含量异常增高有关？如果是的话，那么这种奇特的物质是否真的能再人体内发挥量子指南针的作用？拉皮特对这种怀疑非常欢迎。他说：“有关人类其实是可以感知地磁场的说法是完全可能的，或许只是我们之前的验证方法不对头。”

　　但是舒尔特有不同的观点。他认为人类在进化过程中很有可能已经放弃了地磁场感应的功能，以便延长自己的寿命。他的研究团队发现隐花色素作为量子指南针工作时需要过氧化物，这是一种氧分子自由基，而在生物体内的自由基会破坏DNA。这对于那些寿命较短的物种，如果蝇当然是没什么问题了，但是对于人类这样要存活数十年的物种来说，可能就会产生问题。

　　不过无论如何，舒尔特表示：“或许在很久很久之前，在进化进程的某一阶段，人类和很多其他动物一样，曾经拥有过对地磁场的感知能力。”

　　拉皮特现在已经投入到了有关隐花色素指南针的下一阶段的研究工作当中，这次他试图了解大脑是如何读取隐花色素指南针的信息的。他说：“在最基本的层面上，我们感兴趣的是这些定向信息是如何被传递到神经系统的。有关这一问题的答案，现在还无人知晓。”(晨风)

顾汉现

人类有感知地球磁场的潜力


来源:科技日报  


日期: 2011-06-23  


        许多鸟类可感知地球磁场，并以此确定迁徙路线。人类也拥有类似的能力吗？一项最新研究认为，人类至少拥有感知地球磁场的潜力。   

　　21日出版的英国《自然·通信》杂志报告说，如同鸟类一样，人眼中一种蛋白质可感知地球磁场。这种蛋白质名为CRY2。美国马萨诸塞大学等机构研究人员发现，这种蛋白质可充当人体“磁场传感器”。

　　为了确定CRY2的功用，研究人员选择具有感知磁场能力的果蝇作为实验对象。果蝇具有感知磁场能力的原因是其眼部有一种名为隐花色素蛋白质的物质。

　　研究人员通过基因手段“删除”了一批果蝇的隐花色素，这些果蝇也因此失去了感知磁场的能力。然后，研究人员让另一批果蝇在失去隐花色素的同时拥有人类的CRY2蛋白质，后一批果蝇神奇地保持着感知磁场的能力。

　　此前科学界的广泛共识是，人类不能感知磁场。但这项新研究表明，人们不是没有感知地球磁场的蛋白质，但只是没能用上这种潜力。



　　研究发现，人眼中的一种蛋白质能够起到“罗盘”的作用，感受到地球的磁场，这种蛋白质存在于地球上的所有动物体内。科学家拿果蝇做实验，结果发现，没了自身的“磁感蛋白”后，果蝇就无法对磁场产生感应，植入人类蛋白代替后，果蝇又恢复了识别磁场的能力。



　　实验证明人能间接感应磁场



　　尽管还存在很多争议，尽管还没有确凿证据显示人类能感受到地球的磁场，但这一发现能重新燃起科学家们研究的兴趣。



　　人类与很多候鸟一样，眼球里的细胞中含有一种名为cryptochrome的蛋白质。20世纪80年代，英国曼彻斯特大学的罗宾·贝克博士最早对cryptochrome感应磁场的能力进行过一系列研究，但此后对人类感应磁场的研究未有大的进展。



　　贝克博士对数千名志愿者进行了一系列实验，实验显示人类能够间接地感觉到磁场，但他从未能够弄清其中原理。在他之后，数个实验团队试图重复他的实验，但都以失败告终。



　　感应磁场全靠一种蛋白



　　目前这一研究的核心是一种名为cryptochrome的蛋白质，这种古老的蛋白质主要以两种形式存在于地球上的所有动物体内。



　　这种蛋白质与人类和其他动物的“生物钟”有密切联系，也关系到候鸟、果蝇等生物的导航能力。而动物的导航能力背后具体的原理至今仍是一个谜，也是科学家们所热衷的研究领域。



　　美国马萨诸塞州大学医学院的史蒂文·瑞博特博士及其同事研究cryptochrome蛋白对几种生物产生的作用已有数年时间，通过基因工程，果蝇体内能产生cryptochrome-2，cryptochrome-2是cryptochrome蛋白的一种形式，主要存在于大王蝴蝶及包括人类在内的脊椎动物身上。



　　2010年，瑞博特博士的研究小组在《自然》杂志上发表文章，称没有cryptochrome的果蝇无法在磁场中准确定位，但当果蝇体内产生了非原生的cryptochrome-2蛋白后，又恢复了对磁场的感应能力。



　　接受英国广播公司（BBC）采访时，瑞博特博士表示：“我们研发了一种研究果蝇磁场感应原理的系统方法，我们能把来自其他动物身上的cryptochrome蛋白放到果蝇身上，并研究不同形式的cryptochrome蛋白能起到怎样的磁场感应作用。把人类身上的cryptochrome用于这一实验是非常有意义的研究。”



　　没有cryptochrome蛋白的果蝇无法感受磁场，而经过基因工程合成了人类cryptochrome蛋白的果蝇则恢复了磁场感应的能力。



　　弄清感应磁场的原理是难点



　　瑞博特博士认为，如果人类真的具有感应磁场的能力，那么弄清这一能力作用原理是难点所在，与同样关系到cryptochrome蛋白的“生物钟”一样，人的身体自然而然地对它产生反应。



　　瑞博特博士说：“如果人类没有感应磁场的能力我倒会觉得惊讶，因为很多其他动物都有这种能力，我认为重点在于弄清我们应如何使用它。”



　　瑞博特博士希望这一研究成果能引发更多人研究的信心和决心。他在采访中称：“现在新的研究结果能够让人们重新树立自信，我很期待看到今后此类研究的各种成果。”