2015年11月16日，北京大学生命科学学院谢灿课题组在《自然·材料》（Nature Materials）杂志上发表了一项突破性研究，首次报道了一种全新的磁感应蛋白MagR。这一发现可能揭示生物“第六感”——磁觉的分子机制，并为生物磁感受能力研究开辟了新方向。
自然界中，许多生物展现出惊人的导航能力，例如帝王蝶、鲑鱼、海龟和迁徙鸟类等，它们能够利用地球磁场准确定位方向。这种能力被称为磁觉，是一种超越传统五感的“第六感”。科学家们长期以来试图揭开这一现象的分子机制。
地磁场与生物导航
地球本身是一块巨大的磁铁，其地磁场为生物提供了方向感的信息。生物通过感知地磁场的磁感线、磁场强度和磁倾角（地球表面磁场与地平线的夹角）来确定方位。然而，地磁场的强度仅为0.35-0.65高斯，比普通磁铁的磁场强度弱得多。科学家们一直在探索生物如何感知如此微弱的磁场。
生物磁感受的研究历程
早在20世纪70年代，科学家就发现鸟类的导航能力不仅依赖视觉和听觉，还可能与地磁场相关。1971年，研究人员通过在鸽子头部固定磁铁，发现其导航能力受到显著干扰。这一发现揭示了生物可能具备感知地磁场的能力。
随后，科学家提出了基于铁磁物质的磁感应理论，认为生物体内的铁磁物质可能是感知地磁场的关键。然而，后续研究发现，这一理论无法完全解释某些生物的磁感应现象。例如，欧洲知更鸟的磁导航能力会受到光的影响，蓝绿光下可以正常导航，而红光下则无法辨别方向。
MagR蛋白的发现与意义
谢灿课题组提出了一种新的生物指南针模型，认为铁结合蛋白MagR是生物磁感应的关键受体。MagR蛋白通过线性多聚化形成棒状复合物，具有内禀磁矩，能够感应地磁场。研究发现，MagR蛋白与隐花色素（Cryptochrome, Cry）蛋白相互作用，形成“光磁耦合”系统，从而实现磁觉功能。
实验表明，MagR蛋白复合物能够感应微弱的地磁场并沿磁场方向排列。其磁性来源于蛋白质内铁原子的有序排列和铁硫簇的特殊结构。此外，MagR蛋白在果蝇和鸽子的视网膜中与Cry蛋白共定位，暗示生物可能通过视觉系统“看见”地磁场。
MagR的潜在应用
MagR蛋白的发现为磁控生物学和合成生物学提供了新的可能性。与光控和温控相比，磁控具有穿透力强、毒性低、安全性高等优势。然而，由于缺乏高效的磁感应元件，该领域发展受限。MagR蛋白因其小分子量（约14.5 kDa）和内禀磁矩，成为理想的磁感应元件。
未来，MagR蛋白可能用于开发基于磁场的生物信号调控技术，例如操控生物大分子、细胞行为甚至动物行为。这一发现不仅推动了生物磁感受机制的研究，也为磁控生物学的应用提供了新机遇。
谢灿课题组的研究为理解生物磁觉提供了重要线索，并可能引发新一轮的研究热潮。MagR蛋白的发现将为探索生物磁感应机制和开发磁控技术奠定坚实基础。