第六感与生物蛋白指南针 MagR蛋白

弘易

1.5亿年前就出现在这个淡蓝色星球上的蜜蜂，天生就是建筑师。不过当有人试着把磁铁放在旁边干扰时，它们搭建的蜂巢立马变成东倒西歪的“豆腐渣”。

形态丑陋的裸鼹鼠终年生活在黑暗的地下，没有发育出视力，却依然逃脱不了地球磁场的掌控，它们打造的地下通道总是南北朝向。就连结构简单的细菌，有的也会在磁场作用下来回移动。最近，欧洲科学家还发现，当地球磁场稳定时，狗总是趴在南北朝向上排便，甚至还会极力避免头尾指向东西。可惜，此前所有试图一探究竟的人，都在磁场大网里变成了“路痴”。最近终于有人找到了方向。
    北京大学生命科学学院的年轻教授谢灿宣布，找到一种被命名为MagR的全新磁受体蛋白，研究成果发表于《自然-材料》。有人评论，这是一个“诺奖级别的发现”，这种蛋白“或将揭开被称为生物‘第六感’的磁觉之谜”。一个多月前，大名鼎鼎的《自然》杂志还为此发文祝贺。在放大了5万倍的显微镜下，黑色或淡黄色的MagR呈小棒槌形。在玻璃器皿下放一块磁铁，它会像上满劲的陀螺，滴溜溜地转圈。在磁场这个看不见摸不着的研究领域，这个长着棒槌模样的蛋白就是谢灿扎下的第一个坐标。根据他的推断，这种蛋白是生物基因中的指南针，会根据地球磁场的变化为生物体指明方向。
看起来简陋，但在很多时候，这种“蛋白指南针”信号的精准度令人难以想象。每年春天“第一缕阳光照射下来”时，墨西哥湾山谷的帝王蝶开始往北飞。第一代蝴蝶飞到美国南部，产卵、生子、死亡。孵化出的第二代继承前辈的遗志继续北飞，到达美国中部，产卵、生子、死亡。如此复制，一直到第四代，直接向南飞回墨西哥湾的同一个山谷，甚至回到祖先待过的同一棵树。“这个过程都可以写成诗了，但对科学家来说，诗是不够的。” 在北大一间10多平方米的办公室里，谢灿抿了一口咖啡说，“要打破美感，搞清楚科学原理。”鲜艳的帝王蝶标本摆放在一堆白茫茫的打印材料中，那是他钟意的一件装饰。谢灿老家在洞庭湖畔，家里屋檐下有个燕巢，每年燕子归来，“从不迷路”。他经常仰起脑袋看，还写成作文。他想不明白，人类看起来高明，为何往往在方向感上灰溜溜地败给动物。到北大任教的头3年，谢灿在校园里经常不辨东南西北，抓住学生就问，生科院大楼在哪儿。探索看不见摸不着的磁场，迷路更是常有的事儿。


18世纪，奥地利精神病学家弗朗兹·麦斯麦提出，“生物体内拥有磁性液体”，一直被视为荒诞言论。后来，从鱼的鼻子到鸟的喙，科学家在强大设备的帮助下探索了一个又一个动物器官，最终一无所获。还曾有人用巨大的LCD屏幕替代星空，观察鸟类会不会认准星星辨别方向。谢灿记得，曾经有一群科学家发表了几篇重磅论文，眼看就要证实鸟喙是感磁器官，却在几个月后被更有力的证据驳斥，发现只是一个误会。“每当生物体身上发现一个功能未明的组织，人们就会往磁场方面猜。”谢灿说，“磁场感应大家都感兴趣，同时又最难，生物科学发展至今，在这一领域，人们基本还一无所知。”研究生涯开始时，谢灿也不敢贸然涉足这座迷宫。美国的导师点醒他，为什么不换点东西做。他干脆找了这个自己感兴趣的领域重新开始，“况且，我路痴这么多年，也想知道，自己到底缺了哪根筋。”谢灿本就逼仄的办公室，堆满层层叠叠的材料。回国6年，他大部分时间都这里度过，磁受体蛋白的草图也在这里完成。屋内最显眼的摆设是墙角的咖啡杯，码了足足6层。


谢灿曾拍下杯子照片发到朋友圈：“一篇文章从投稿到接受需要消耗的咖啡。”这位身材瘦小的科学家记得，自己刚开始在生物体寻找传说中的磁受体蛋白时，有人觉得他疯了。因为在当时的生物学界，尚没有任何证据表明，存在一种可以直接感应磁场的蛋白。关于动物为何能够感应磁场，学术界有两种说法，一种认为动物体内存在名为隐花色素的蛋白，可以感应光的变化，形成活跃的自由基。这些自由基能感受磁场的变化，迅速改变队形为生物导航。另一种理论干脆认为细胞内存在磁铁矿颗粒。在谢灿看来，它们都有不合理的地方。蛋白能仅仅通过光的照射就和磁场发生神秘的联系？细胞中无机的磁铁矿颗粒如何对有机的生物发出导航信号？他想不明白，于是决定踩出一条新路。“如果我是上帝，为了赋予动物感磁的能力，我会怎么设计这种蛋白质构成的机器？”谢灿一边说，一边在笔记本上刷刷地画出实验开始前设计的草图。一个空心圆柱体出现在他笔下，在他最初的设想中，这个可能存在的蛋白应该是一个棍状结构，并且具有磁性，才能感应磁场变化。既然前人已经证实隐花色素与磁场感应有关，这种蛋白也肯定能和隐花色素结合或者发生作用。


“在2012年以前，一切都只是想象。这个事情九死一生，很有可能什么都做不出来。”谢灿停顿了一下说，“但有句话我印象挺深，想象力比正确性更重要。”项目从2010年已经开始，但在第一年里，几乎只有谢灿在读文献、思考、原地打转。除了启动时向时任生命科学院院长的饶毅“拼命磨嘴皮子”要到一笔资金，这项研究没得到什么资助。直到2011年第一个草图画出来，才有第一个博士生加入。按图索骥的地毯式搜索开始了。通过计算机对果蝇DNA的筛查，14种长相可疑的基因从12536种基因中浮现出来。接着要用已知蛋白结构的隐花色素来“指认”，找出最终的“候选人”。“几乎没有任何参考文献，我们根本不知道会得到什么结果，即使有结果，也不知道意味着什么，不知道下一步怎么走。”谢灿回想道。直到今天，这位科学家依然记得那一天，实验室的凝胶上清晰地显示出两条感光和感磁的条带，而他假想的磁受体MagR和感光的隐花色素结合，终于在现实中得到了验证。为了捞出这粒微尘一样的蛋白，41岁的谢灿觉得自己“老了20岁”。“设备没有现成的，很多是淘宝买来的原材料和配件。”要检验首次发现的MagR蛋白的磁性，连石头都没得摸。同学用木头架子搭了一个两层的玻璃器皿，才让蛋白在磁铁的指挥下开始跳舞。


实验室隔壁，在文献材料和书本淹没的办公室，谢灿见缝插针地塞进各种装饰品，有碧绿的球兰、江南淘来的珍珠贝，还有一个内壁贴着香槟木树皮的玻璃箱，那是尚未完工的两栖动物养殖缸。2012年以前，谢灿几乎很少跟人提起这项研究，因为总有人问：“你这个研究出口在哪，应用在哪。”“好像如果不能用，你做的东西就毫无意义。”谢灿语速极快地说，“从学生到导师，已经没人把好奇心当回事了。弄明白，就是最有用的事情。”最终，人们眼看着谢灿发现的小不点蛋白，引起学界巨大震动。“当我看到这篇文章的时候，差点窒息，它的确是一项具有创造性的研究。”麻省大学神经生物学教授史蒂文·瑞波特充满赞赏地表示，“结论令人振奋，具有突破性”。文章发表不到一小时，已经引起超过20家国际媒体的报道。到目前为止，《自然》杂志、BBC、科学美国人、英国卫报等200多家国外主流媒体以多种文字进行报道和跟踪。其中还包括专注于电子产品的科技网站。“可能觉得这种生物指南针结构，在电子领域也能带来一些革新。”谢灿带着自豪说。就在几天前，他还在朋友圈转发了一条磁铁告急的新闻，并戏谑地表示实验室准备开店，缓解磁铁不够用的业界危机。“客官，您要多少克磁铁，有固体的，液体的，还有多种口味供您选择，蝴蝶味儿的您喜欢吗？”并非人人都看好谢灿踩出来的这条路。维也纳分子病理学研究所神经科学家大卫·基斯在接受《自然》杂志采访时就说：“它要么是一篇非常重要的论文，要么完全错误。我强烈怀疑是后者。”


    基斯不相信，只有超微量铁的MagR会有磁性能。如果MagR真的是磁感应受体，“我就把自己的帽子吃掉。”“这挺正常，并不是科学家之间有矛盾。这种争论时刻对某个领域的推动作用反而特别大。”谢灿一点儿也不介意。按照计划，2016年，谢灿将赴德参加由“激烈反对派”基斯做主席的会议，并作报告。2017年初，基斯则会来北大拜访谢灿的实验室。他们的赌约不变。像江湖高手对决一般，两人约定10年为期。如果证明谢灿是对的，基斯就真的吃掉帽子。“打个赌挺好。”谢灿微笑着说，“至少人们不会认为科学家都那么无趣了吧。”

道之一二三

如果这个发现最终被证实是真的，那真的了不起。

道之一二三

据说还被清华一研究者抢先发表，惊动了两校高层。

http://www.biodiscover.com/news/politics/122076.html

9月15日，《科学通报》（英文版）发表了一篇关于动物磁感应受体蛋白方面的论文，论文的通讯作者是清华大学—北京大学生命科学联合中心学术带头人（PI）张生家。论文刊出，即在同行学术圈内引发争论。

9月15日，《科学通报》（英文版）发表了一篇关于动物磁感应受体蛋白方面的论文，论文的通讯作者是清华大学—北京大学生命科学联合中心学术带头人（PI）张生家。

论文刊出，即在同行学术圈内引发争论。质疑方认为，张生家与北京大学生命科学学院研究员谢灿存在事实上的合作关系，张生家论文中提及的磁蛋白基因正是由谢灿实验室发现的，而谢灿等人的相关研究论文已投递《自然材料》（Nature Materials），并正在审稿过程中，因此张生家“提前”发表的论文有 “抢发”他人成果的嫌疑。

《中国科学报》记者独家采访后了解到，涉事校方北大和清华早在8月下旬已就此事展开调查，但依然未能影响到该论文的投递刊发。9月15日晚，两校联名致信《科学通报》编辑部要求撤稿。

9月16日，中科院院士、北京大学原校长许智宏在回复《中国科学报》记者的短信中说，两校科研管理部门已联合发函给朱作言院士、陈晓亚院士及《科学通报》编辑部，商谈撤稿事宜。两校发给《科学通报》的函中指出：“张生家在有关争议调查期间，未征得有实质贡献的研究者同意，擅自向贵社投稿发表，违反了学术规范。”

9月16日下午，《科学通报》编辑部邮件回复了谢灿的质疑：“作为国际出版伦理委员会（COPE）成员，《科学通报》需遵循COPE的规则处理相关事宜，撤稿应以确凿的违反国际出版道德规范的证据作为基础。如果此文被证实确有学术内容造假或者其他违反COPE规定的行为，或因其他原因作者要求撤稿的，我们将按严格程序予以处理。”与此同时，《中国科学》杂志社也对北京大学科研部的有关来信进行了回复。

“合作”始末

据了解，2009年，谢灿从美国回国，磁感应课题是他在2009年加入北大之后启动的课题，由其独立设计展开。2012年，谢灿课题组首次成功筛选鉴定了动物对磁场感应的受体基因（简称磁受体，并命名为MagR），其后经过两年多的结构生物学、生物物理学方面的研究，最终确定MagR介导动物对磁场的感知有可能构成动物迁徙和生物导航的基础。

2014年12月8日，谢灿研究组将论文提交给《自然》杂志（Nature），因为该研究成果重大、新颖，论文很快被送审。

论文提交后，谢灿在自己的一次讲课中，提到了自己实验室在做磁蛋白方面的研究。因为这次讲课的缘故，张生家后来经人引见拜访了谢灿的实验室，并提出与谢灿进行磁蛋白方向合作研究的要求。

记者了解到，谢灿一开始误以为张生家是清华某教授实验室的助手，所以将自己实验数据和相关资料都透露给了他。“跟我合作的人很多，这个基因我给过6个课题组。科学圈子是比较开放的，我不会对合作者藏着掖着。”谢灿说。

谢灿认为，此后，正是在自己研究成果的基础上，张生家在神经细胞学层面开始了进一步的研究。然而在8月份的多次沟通中，张生家突然提出要在谢灿的论文发表之前提前发表自己论文的要求。

谢灿表示，此前双方之间已经有“君子协定”，并“有邮件、微信往来为证”。双方协议主要涉及两方面：一是张生家不能抢先发表文章，必须等谢灿的磁感应受体文章发表后才能发表，即使发表了，也需要注明谢灿实验室的工作；二是谢灿须作为论文的合作者。

该协议得到了张生家的同意。在回复谢灿的微信中，张生家说：“以上两点我从开始就已经同意，请你不要有顾虑。”

张生家的要求让谢灿不能理解，而其最终“抢先”发表论文的行为则让谢灿无法接受。

事与愿违

有合作，难免产生误解甚至矛盾。事与愿违，在9月15日刊发的论文作者名单中，并没有出现北京大学研究人员的姓名，论文只是在致谢中提及“蛋白基因来自谢灿实验室”。

今年8月22日，在张生家与谢灿关于是否能提前发论文争执不下时，北大、清华两大高校的高层介入此事。

在谢灿向北大、清华提交的“关于清华大学张生家在与北京大学谢灿关于动物磁感应受体蛋白项目的合作中违背学术道德行为的情况说明”中，附上了他与张生家的邮件及微信往来，谢灿希望“北大和清华能启动学术道德调查和相关程序阻止张生家私自投稿的行为”。

收到信件后，清华大学生命科学学院院长施一公在邮件中回应称：“清华会严格按照学术道德规范要求清华的老师对待合作”。

然而，上述种种举动并未影响到张生家论文的投递和刊发。

“科学本来就应该是开放的。这次事件发生后，无论是对于科学家还是科学，我觉得这都造成了一个幻想的破灭。”谢灿说。

不过，张生家在接受《中国科学报》采访时表示，由于双方研究内容完全不一样，因此不属于抢发。“说抢发成果绝对不可能，所有的数据都在我手上，他发他的，我发我的，不存在抢发。”

“我们之间是有一个口头协议，根本没有纸质版的协议”。张生家承认他和谢灿之间的确曾有过合作协议，“但北大方面后来试图与另一名清华大学教授分享研究成果”，张生家认为这样的做法实际上等于取消了他们之间此前的口头承诺。

2008年起，张生家夫妇二人师从世界著名电生理学家莫瑟尔（Moser）夫妇从事体内电生理方面的博士后工作，2014年，Moser夫妇和伦敦大学学院教授约翰•奥基夫（OKeefe），因发现了大脑中的“GPS”获得诺贝尔生理或医学奖。

记者了解到，张生家主要从事神经细胞学层面的研究，而谢灿主要是蛋白层面的研究。“张生家的研究更‘下游’一些。”北京大学生命科学学院研究员罗述金如是评价。

诺奖级别？

据了解，张生家在与谢灿沟通中，曾多次提到关于磁感应的研究是“诺奖级”的。

“磁感应确实是自然科学中尚未被摘取的一颗明珠。”谢灿说。不过，他对关于“诺奖级”的说法持有不同意见：“科学的目的只是为了满足好奇心，拿诺奖说事本身就是很功利的。”

那么，关于“动物磁感应受体蛋白”究竟是一项怎样的研究？它会是一项有望问鼎诺奖的研究领域吗？

“人类在白天是靠眼睛来辨别方向，但在夜晚无光条件下，我们就没有办法测定方向了。”北京大学生命科学学院教授李毅向《中国科学报》解释说，动物之所以能够在天黑的时候不迷失方向，靠的就是地磁（南极、北极）来定位方向，而它们的身体中是有一个蛋白专门起到定位功能的，这就是动物磁感应受体蛋白。

李毅指出，关于动物是如何定位的，在全世界的生命科学研究领域都是一个空白，而谢灿第一次找到了这个基因。“谢灿回国之后一直在从事这个研究，如果能够成功，将是一个重大发现，甚至有可能是一个诺奖级别的研究成果。”

对于科研合作中的权责问题，李毅认为，如果双方之前确实签署过协议，这确实是张生家的问题。“尽管没有法律方面的明确规定，但这样的做法无疑是有悖科学道德的。”

一般说来，科学家一旦确立科研合作关系，在没有征得对方同意的情况下，是不能单独发表合作的研究成果的。“如果是一个很重大发现，后发表成果的人，很可能会因为前者的越轨行为功亏一篑。”李毅说。

不过，记者了解到，目前北大、清华已经联名致信《科学通报》要求撤稿。记者致电《科学通报》编辑部想了解此事的进展，该编辑部不愿具名的人士表示，该事情较为复杂，暂时还没有处理方案，是否会撤稿也暂无定论。

中科院院士许智宏在接受《中国科学报》采访时强调，有关学术争议的调查是一件十分严肃的事情，他不是这方面的专家，清华、北大、中科院均有一批在神经科学方面很有造诣的专家，在事情清楚后他们应更有发言权。

本报记者9月17日致电张生家询问最新进展，张生家的助手称，他个人已被校方要求拒不表态。

而近两天来，谢灿则收到不少来自外界的声援。“通过不同渠道转来的支持我的信件，已经超过1000封了。

道之一二三

还说是“诺奖级”的研究，是与不是，到不是很重要，但谢教授的面相看起来到是蛮有意思的。

谢灿和他的学生