科学家首次观察到细胞对磁场的反应变化

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。
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