为什么有些人方向感很差？ 这可能与人体内的磁感应蛋白MagR的基因变异有关。近日，北京大学生命科学院谢灿教授团队在《自然材料》（Nature Materials）期刊上发表了一项重大发现：首次揭示了动物体内的“生物指南针”结构。这一结构由磁感应蛋白MagR与光敏隐花色素蛋白Cry组成的含铁复合体（MagR/Cry）构成，能够感应外界磁场，为动物提供方向感。
动物如蝴蝶、鸽子、海龟等在迁徙过程中能够通过感应地磁场辨别方向，科学家长期以来推测动物体内存在某种磁感应蛋白。然而，直到2008年，科学家才发现果蝇体内的光敏隐花色素蛋白Cry与方向感相关，但Cry本身并不能感应磁场极性。谢灿教授团队通过对果蝇的12,536个基因进行筛选，最终发现了唯一一个与Cry结合的磁感应受体蛋白CG8198，并将其命名为MagR。
研究表明，MagR蛋白含有铁硫螯合物，能够感应外界磁场。相比光遗传学中通过光纤电缆直接刺激神经元，磁感应受体蛋白的显著优势在于其可以通过外部磁场进行操控。谢灿团队的这一发现为“磁遗传学”这一全新研究领域奠定了基础，未来或可通过磁场控制细胞活动。
研究背景与意义
谢灿教授表示，他的研究灵感来源于个人经历——由于方向感较差，他对这一现象产生了浓厚的兴趣。2008年，一篇关于Cry蛋白的论文启发了他，促使他开始探索磁感应蛋白的研究。经过6年的努力，团队最终揭示了MagR蛋白的存在及其作用机制。
研究还指出，MagR/Cry复合体不仅存在于果蝇体内，还广泛存在于鸽子、蝴蝶、鲸鱼等多种动物中。谢灿教授推测，MagR在人类体内可能也具有类似功能，方向感差可能与MagR基因的变异有关。
国际学术界的反响
英国牛津大学生物化学家Peter Hore认为，这一发现具有里程碑意义，但文章中尚未深入解析磁受体蛋白感应磁场的具体机制，他期待更多数据的公开。维也纳分子病理学研究所的神经学家David Keays则对MagR蛋白的磁性强度表示质疑，认为其铁离子含量稀缺可能影响磁场感应能力。
对此，谢灿教授回应称，团队的研究成果是过去6年实验的总结，他希望更多实验室能够加入这一领域，进一步研究MagR蛋白的基因调控机制。
学术争议与未来展望
今年4月，清华大学教授张生家从谢灿实验室获取MagR基因，并在实验中成功利用磁场控制线虫的肌肉和神经活动。然而，张生家未经谢灿教授同意，抢先将研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上，引发了学术争议。北大和清华联合向《科学通报》编辑部发函，要求撤稿。
谢灿教授团队已申请了相关专利，并表示希望未来能进一步研究MagR蛋白在人类中的功能，探索其在医学和生物技术中的潜在应用。
结语
这一研究不仅揭示了动物方向感的分子机制，还为磁遗传学的未来发展提供了重要基础。通过磁场控制细胞的技术有望在神经科学、医学等领域带来革命性突破。