谢灿等揭示鸟类不迷路的秘密，隐花色素蛋白作为罗盘利用磁场导航

撰文 | 王聪

许多动物会进行长途迁徙，例如候鸟、角马、羚羊、洄游鱼类、蝙蝠、蝴蝶等等，它们迁徙时利用的导航机制也是多种多样的。其中有许多是利用地球磁场作为空间定向和迁徙路线导航的罗盘。

之前有人提出名为隐花色素的光敏蛋白是一些动物迁徙时的“导航设备”的组成部分，但实现这种能力背后的具体蛋白和物理性质一直不清楚。

2021年6月23日，中国科学院合肥物质科学研究院谢灿研究员与英国牛津大学、德国奥登堡大学等研究团队合作，在国际顶尖学术期刊Nature发表了题为：Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird 的研究论文。

在这项研究中，研究团队对一种名为欧亚鸲的迁徙鸟类的眼睛里一种名为隐花色素（Cryptochrome4，Cry4）的磁灵敏度进行观测后发现，这种蛋白可能发挥了“活罗盘”的作用，让迁徙鸟类能够利用地球磁场进行导航。

而且，迁徙鸟类的Cry4蛋白比非迁徙鸟类的Cry4蛋白的磁场敏感性更强，还进一步揭示了由Cry4蛋白介导的磁感应机理。该研究表明，迁徙动物体内存在这种磁灵敏分子。

该论文还被选为Nature本期的封面论文。

在这项研究中，研究团队分离出了隐花色素蛋白（Cry4），并确定了它的性质，欧亚鸲这种夜间迁徙鸣禽会在眼睛的感光细胞内表达Cry4。

他们发现，Cry4具有作为光依赖性磁罗盘所需的磁性潜质。这种蛋白能产生光驱动的化学反应，该反应诱导的量子效应或能放大磁信号。此外，研究人员还发现鸲的Cry4比鸡、鸽这种不迁徙禽类的Cry4的磁灵敏性更高，进一步提示Cry4作为磁传感器的可能性。

这项研究结果表明，Cry4 可能是迁徙鸟类用来探测地磁场的传感器。不过，仍需对Cry4进行眼内直接检测，才能确定Cry4是否确实是这些鸟类的磁传感器。

前情回顾

2015年9月15日，当时在清华大学生科院的张生家研究员在《科学通报》发表了题为：Magnetogenetics: remote non-invasive magnetic activation of neuronal activity with a magnetoreceptor 的研究论文。该论文称在动物中发现了磁受体蛋白。

然而，当时在北京大学生科院的谢灿研究员认为，张生家违背学术道德，用从自己这里获得的磁受体蛋白（MagR）私自发表论文。但张生家否认了这一指责，由此引发巨大争议。

2015年11月16日，谢灿研究员的磁受体蛋白（MagR）研究最终在Nature Materials期刊发表，正式报道了磁受体蛋白并提出了动物导航的生物指南针模型。

这一涉及中国最顶尖高等学府清华大学、北京大学之间的学术争端，双发各执一词，最终也没有定论。

事件当事人张生家离开清华大学，在陆军军医大学新桥医院建立实验室。谢灿离开北京大学，在中国科学院合肥物质科学研究院建立实验室。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/10.1038/s41586-021-03618-9