鸟类|动物“出厂”自带指南针这种蛋白质或是关键( 二 )

谢灿告诉采访人员，动物能利用各种方式来辨别方向，并不局限于磁场。除了地球磁场之外，太阳位置、星空、地形地貌等，都和生物导航和定位相关。但在长距离的迁徙中，地球磁场的作用尤为明显，或者占据最主要地位，尤其是在需要跨越大洋的鸟类迁徙过程中，因为在海洋中完全没有可供鸟类识别的地形地貌特征。
但是，既往的研究都只有行为学实验，这种行为如何解释？是哪些基因开关控制着这一行为？人们不得而知。
2000年，国外的科学家研究发现， Cry很可能就是鸟类磁导航过程中的关键分子，并大胆推测了其磁感应过程，该模型不断被后来的研究所发展。后来， Cry一直被认为是磁受体蛋白的“唯一候选者” 。
Cry是一种对蓝光敏感的蛋白，它与辅因子黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）形成的自由基电子对，在调节生物钟及感应磁场中发挥着重要的作用。
2015年11月，谢灿团队在《自然·材料》杂志上首次报道了一个全新的磁受体蛋白MagR ，它
能通过聚合形成一个棒状的多聚体，并和Cry4形成复合物，就像一个小磁棒一样有南北极，是一个“生物指南针” ，该研究为揭开生物“第六感”之谜提供了第二位“候选者” 。
“我们这一次的研究不只是验证了自由基对假说，同时还扩展了原来这个假说的内涵。 ”谢灿表示，大致来说，这一假说的感磁机制可以认为是Cry4能结合一个叫做FAD的辅基。 FAD是发色基团，受蓝光激发有一个电子跃迁，然后出现一个空轨道。随后， FAD从相邻的4个色氨酸中依次夺取电子，这个过程叫做电子传递，最终在FAD上产生一个单电子，在色氨酸上产生一个单电子，形成了自由基对。
“这两个电子的自旋方向受磁场影响。鸟类可能靠这个机制感磁。 ”谢灿告诉采访人员，他们最新的研究还发现了在这个电子传递链上第4个色氨酸对于信号传递至关重要，这是研究者在以往的自由基对假说中所不知道的。
“所以，我认为，这次的研究扩展了这个假说的内涵，使得这一假说不只是得到了验证，也得到了很大的发展，甚至指明了未来的研究方向。 ”谢灿说。
破解鸟类迁徙机制仍需努力
“我们这次研究中的Cry4涉及动物磁感应的三种主流假说中的两种，即自由基对假说和生物指南针假说。但本次研究集中在对自由基对假说的验证。 ”谢灿告诉采访人员，这也是世界上第一次用鸟类的Cry4在实验上验证了自由基对假说，但并不能简单地说基于Cry4的这一机制或者说这一假说就完全被证明了，也并不能简单地排除其他几种假说的合理性。
“就事论事，此次研究‘第一次用鸟类的Cry4在实验上验证了自由基对假说’ ，并不排除其他可能性。 ”采访中谢灿特意强调，最近的很多新闻报道中说此次研究“破解了鸟类迁徙的机制” ，其实并非如此。这项研究只是验证了其中的一个假说、一个机制，最多说是探秘，并不是真正的破解。真正的破解，需要多年的工作积累，慢慢地去阐明所有的细节。
“对我自己来说，未来的更多研究将聚焦在MagR和MagR/Cry4的蛋白质复合物上，我们实验室关注的点是，在本研究中指出的自由基对的这个电子传递链中，第4个色氨酸介导的信号传递，是不是和MagR有关，电子传递是不是磁受体MagR和Cry4之间信号传递和感知磁场变化的关键的机理。 ”谢灿表示，从自由基对假说的角度来看，这一研究结果适用于其他的迁徙鸟类。 Cry是在进化中非常保守的蛋白， Cry4在绝大部分鸟类中都有表达，从已有的研究来看， Cry4存在于已经研究过的鸟类的视网膜中。

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