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地球上的生命始终运行在一个恒定而不可见的背景之中——地球磁场持续穿过每一个活细胞，然而生物学家至今仍不清楚生物体是否真的需要这种环境力才能正常运作。诺丁汉大学兽医学与科学学院Lisa Chakrabarti教授和Jacob Reed领导的研究团队，通过一项果蝇实验几乎剥离了这一磁场背景，发现昆虫细胞产生能量的方式、运动能力以及寿命均发生了改变。这项发表于《Aging》期刊的研究揭示了一个耐人寻味的现象：磁场屏蔽的效果并非单一有益或有害，而是取决于生物体自身的代谢状态。

实验设计：近零磁场下的Pink1突变模型

研究团队使用专门设计的屏蔽系统，将果蝇周围的磁场降低至接近零的水平。他们同时测试了健康果蝇和携带Pink1基因缺陷的果蝇——该基因与人类遗传性早发性帕金森病相关。通过对比两组果蝇，研究人员得以探究线粒体功能受损的个体如何响应相同的环境变化。结果显示，Pink1突变果蝇在磁场屏蔽下寿命延长了约20%，但其运动能力却出现下降；而健康果蝇则表现出运动能力改善以及健康寿命（即保持良好健康状态的时间）的变化。这一结果表明，动物的代谢状态有助于决定其对磁场强度的响应，更长的存活时间与更好的身体机能未必同步出现。

量子传感器揭示线粒体代谢变化

为了探究细胞内部发生的变化，研究团队对线粒体呼吸进行了高分辨率测量——这是线粒体利用氧气帮助产生可用能量的过程。他们还使用了高灵敏度量子传感器，利用金刚石内部的微小缺陷来检测与线粒体活动相关的变化。研究发现，减弱磁场改变了线粒体能量代谢以及超氧化物水平——超氧化物是线粒体产生的一种高反应性分子。这些测量结果将果蝇运动和寿命的变化与供应能量的细胞过程转变联系了起来，也解释了为何磁场屏蔽的效果不能被简单地描述为统一有益或有害。

博士候选人Reed表示：“这一领域的研究非常稀少，主要集中在迁徙动物如何感知磁场，或为人类太空旅行做准备。然而，我们对于为什么所有生物体首先需要或不需要磁场才能正常运作仍然知之甚少。”他补充道：“这个项目汇集了物理学、工程学和生物学的专业知识，利用新颖且高度专业化的技术和设备研究果蝇，不仅观察生理学，也观察病理学。它为一个非侵入性、靶向线粒体的方法开辟了潜在新途径，这是许多疾病长期以来所渴望的。希望这能强调磁场对生命的基础性意义，超越某些科学小众领域。”

地球磁场：生命进化适应的隐形环境

这些发现提出了一个问题：地球磁场是否属于细胞进化所适应的环境组成部分？Chakrabarti教授说：“我们一生都生活在地球磁场之中。它穿过我们的身体、我们的细胞以及地球上的每一个生物体，然而我们对这种无形力量是否以及如何影响细胞运作方式知之甚少。”她进一步指出：“我们的结果提出了一个引人入胜的可能性：地球磁场构成了生命在整个进化过程中所适应的生物环境的一部分。理解细胞如何感知和响应磁场，最终可能揭示在衰老和疾病中操纵线粒体功能的新方法。”任何利用磁场影响衰老或神经退行性疾病中线粒体功能的应用，仍有待进一步研究。