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科学家首次观察到活细胞对磁场的反应

时间:2021-1-10 10:37:20 点击:

  核心提示:据外媒报道,动物界最显著的“第六感”之一是磁感--探测磁场的能力--但它究竟是如何工作的,仍然是个谜。现在,日本的研究人员可能已经找到了这个谜题的关键部分,首次观察到活的、未被改变的细胞对磁场的反应。...

  据外媒报道,动物界最显著的“第六感”之一是磁感--探测磁场的能力--但它究竟是如何工作的,仍然是个谜。现在,日本的研究人员可能已经找到了这个谜题的关键部分,首次观察到活的、未被改变的细胞对磁场的反应。

  众所周知,许多动物都能通过感知地球磁场来导航,包括鸟类、蝙蝠、鳗鱼、鲸鱼,根据一些研究,甚至可能还有人类。然而,脊椎动物的确切机制还不太清楚。一种假设认为,这是动物和磁场感应细菌之间共生关系的结果。

  但最主要的假说涉及细胞中的化学反应,通过所谓的自由基对机制引起的。本质上,如果某些分子被光激发,电子可以在它们之间跳到它们的“邻居”。这可以创造出每一个都有一个电子的分子对,即所谓的自由基对。如果这些分子中的电子具有匹配的自旋状态,它们将缓慢地进行化学反应,如果它们是对立的,则反应发生得更快。由于磁场可以影响电子自旋状态,所以它们可以诱发化学反应,改变动物的行为。

  在具有磁感应能力的动物活细胞中,被称为隐光色素(cryptochromes)体的蛋白质被认为是进行这种激进对机制的分子。而现在,东京大学的研究人员首次观察到了隐光色素对磁场的反应。

  该团队使用HeLa细胞进行研究,HeLa细胞是实验室培育的人类宫颈癌细胞系,经常被用于此类实验。他们专注于细胞的黄素分子,这是一种隐色子的亚单位,在蓝光下会产生荧光。

  研究人员用蓝光照射细胞,使其产生荧光,然后每隔四秒在它们身上扫过一个磁场。而每次扫过它们时,细胞的荧光都会下降约3.5%。

  研究小组表示,这种变暗是自由基对机制发挥作用的证据。基本上,当黄素分子被光激发时,它们要么产生自由基对,要么发出荧光。磁场影响更多的自由基对具有相同的电子自旋状态,减缓它们的化学反应,并使整体荧光变暗。

  “我们没有对这些细胞进行任何修改或添加任何东西,”该研究的共同首席作者Jonathan Woodward说。“我们认为我们有极强的证据表明,我们已经观察到了一个纯粹的量子力学过程,影响了细胞层面的化学活动。”

  该团队表示,实验中使用的磁场与普通冰箱磁铁差不多,比地球的自然磁场强得多。但有趣的是,较弱的磁场实际上可以使自由基对中的电子自旋状态更容易切换。这可能意味着激进对机制在具有“磁感”的动物中发挥作用,但还需要进一步的工作才能确定。

  该研究发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

作者:佚名 来源:不详
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