覃思颖讲磁力感知（2）

动物的磁感应背后的分子机理，主要有两个机理假说，一个是基于磁矿石晶体的假说模型，一个是基于化学反应自由基对的假说模型

动物的磁感应背后的一些分子机理，目前还是一个没有完全解开的谜。主要有两个机理假说，一个是基于磁矿石晶体的假说模型，一个是基于化学反应自由基对的假说模型。

磁矿石晶体模型也被称为是经典指南针模型。这个假说认为在生物体内是存在一种磁矿石晶体，这种晶体在磁场下可以发生反应，来帮助生物进行导航定位。有研究发现，在鸟类的鸟喙中是存在这种磁矿石晶体的。如果在鸟类鸟喙的部分加了一块磁铁的话，那就会影响鸟类的一个导航定位的能力。于是这个假说就推断，这些磁矿石晶体可能是存在在鸟类的神经细胞中，这些磁矿石晶体接收到的磁感应信号就可以通过神经细胞将这些磁感应信号传递到鸟类的大脑中，来帮助它们进行导航和定位。但是在2012年有一个研究发现，这些磁矿石晶体并不是存在在神经细胞中，而是存在在巨噬细胞中。这个发现又使得这一个假说遭到了质疑。

第二个假说是基于化学反应自由基对的磁感应假说。依据是在化学反应中的产生的自由基对是具有磁矩的，是可以感应外界的磁场的，这个假说又称为是化学指南针模型。这个假说是在1978年被提出，然后在2000年的时候就有研究人员发现，有这么一种蛋白满足了这个假说的所有条件。这种蛋白叫隐花色素，是一种光敏感蛋白，是对蓝光和蓝紫光比较敏感。在蓝光的刺激下，隐花色素就会产生自由基对，然后形成一个电子传递链。电子的自旋方向就会受到外界磁场的影响，从而改变这个自由基对的状态，影响这个隐花色素的活性。这里就涉及到了量子力学。我一开始也对这个假说很难理解，然后我的导师谢灿老师就给我推荐了一本书，《神秘的量子生命》。这本书和薛定谔的《生命是什么》有异曲同工之妙，他们都是从物理学来阐述生命科学的一些现象。这本书有很大一部分是和磁感应相关的，也是让我们从量子的角度去理解生命科学的一些现象。

这本书我看到有一个比较有意思的例子。大家都知道很多绿色植物都是有叶绿素的。在叶绿素里面，它可以利用光，把光能转化为化学能，从而被植物所利用。这个转化，几乎是可以达到百分之百利用光能的，就意思是基本是没有损耗的，这一个现象大家都觉得非常神奇。在叶绿素里面它存在一个电子传递链。这个电子传递链按道理来说，它每一级的传递应该都是有损耗的，并且应该是会有一个时间延迟在里边。但是这个过程非常的迅速，而且没有损耗。这本书就给了一个很巧妙的比喻，它的比喻就是：例如说一个醉汉，他在一个小镇里边，他从酒吧出来，他要回家，那他只能是以一个漫无目的的方式来找到他的家。也就是说他可能会走遍整个小镇的路或者会走回头路都不一定能找到家。所以他这个过程是很耗时的，而且并不是一个很高效的过程。那如果叶绿素说它是以这种方式来进行电子传递的话，那它就不可能可以做到百分之百的这么一个高效率的形式。如果说它是以我们常人所能理解的这种经典力学来理解的话，那这个电子就是一个粒子。就像这个醉汉一样，他只能是一步一步地走，一步一步地找到他的家的位置。

如果从量子的角度来考虑的话，这个电子它就不仅仅是一个粒子，它就是具有波粒二象性。如果它也是一种波的话，那我们就可以想象在小镇里边的这个酒吧，它里边的水龙头没有关，它的水就会从这个酒吧溢出来。那它溢出来的这个范围，就会以一个环形扩大。这个水只要它一直源源不断，那么它早晚会流到这个醉汉的家。那它这个速度就一定会比醉汉以一个漫无目的的寻找家的方式会更快。这个就可以解释电子如果是从量子力学来考虑的话，那它就是以这种波的形式来去找到它要去的这么一个方向和位置。

像刚刚说的叶绿素里边发生的这个故事。认为应该是存在量子力学范围的这么一个现象，让很多研究人员一开始都没有办法接受。因为他们一直想研究一个量子计算机，它的计算能力肯定是比现在我们所熟知的任何的一台计算机都要快的。但是他们就没有办法相信他们所想研究的这个量子计算机，居然就存在在他们每天都吃的沙拉里面。这个化学指南针假说，我觉得更确切的来说应该是量子指南针假说。这个假说的主角隐花色素，在2008年的时候就从基因水平上证明了，这个隐花色素确实是磁感应通路中的一员。研究人员把果蝇的隐花色素的基因敲除了以后，这个果蝇就不能感磁了。而且，果蝇的感磁能力是必须有蓝光存在的条件下才能进行感磁，这个结果也和鸟类的行为学实验的结果是相符的。不过在这个假说里边，也只能证明隐花色素是磁感应通路中的一员，并没有直接的证据可以证明隐花色素可以感磁。所以隐花色素到底是不是真正的磁感应分子，也是还有待证明。