磁蛋白之爭，狼煙四起

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導語：謝燦、張生家兩個團隊的磁蛋白之爭過去了一年有餘。除了這兩個團隊之間的爭論以外，還有一些研究者也參與了進來，不過他們質疑的對象是這一科學發現的關鍵——磁蛋白分子。

為什麼某些動物（比如一些海龜和鳥類）可以利用微弱的地球磁場信號辨別方向？幾十年來，科學家一直想找到這個問題的答案。2015年，兩個研究團隊先後報道動物體內發現的能感知磁場的蛋白，這引起了學術界的廣泛關注，也引起了不少爭論。

一些海龜可利用地球磁場導航。圖片來自網路

北京大學的生物物理學家謝燦及其團隊在Nature Materials報道了蛋白感應磁場背後的科學機制（Nature Mater.,2016,15, 217-226）。他們發現動物細胞內的一種蛋白IscA1（也就是論文中提及的MagR蛋白）可以與另一種蛋白Cry4形成複合物，其中含有的鐵原子使其具有了磁性。而且，該複合物呈棒狀結構，能響應外加磁場信號。這或許是動物利用地球磁場導航的生物學基礎。而同年稍早些時候，當時還在清華大學的張生家團隊在Science Bulletin上報道了同樣一種蛋白（Sci. Bull.,2015,60, 2107-2119），並指出可以通過它在蠕蟲中有效地控制神經元活性。

IscA1-Cry4複合體。圖片來源：Nature Mater.

謝燦、張生家兩個團隊的磁蛋白之爭由此開始，想必科研界的各位讀者對此也都有所耳聞，其中是非曲直，感興趣的讀者可自行上網搜索，在此不做評述。根據Nature新聞描述的事情經過（Nature,2017,544, 16-17），張生家從謝燦處得知IscA1蛋白的性質並取得IscA1蛋白樣本，用它控制蠕蟲的神經元和肌肉細胞，並首先發表了相關結果。這一事件迅速演變成了雙方的劇烈爭論。隨後，清華大學和北京大學官方都要求Science Bulletin撤回張生家的論文，而當年11月，張生家失去了清華大學的教職，具體原因清華大學並未透露。

除了兩個團隊之間的爭論，對於磁蛋白本身的質疑也慢慢地越來越多。

論文預印本截圖。圖片來源：bioRxiv

加州理工大學（California Institute of Technology）的生物物理學家Markus Meister也有類似的疑慮：謝燦團隊報道的蛋白複合體僅含有40個鐵原子，但自然界已知最小的鐵基磁體也在更小的空間里包含多達一百萬個鐵原子（eLife,2016, DOI: 10.7554/eLife.17210），稱「……these claims conflict with basic laws of physics」。

維也納分子病理學研究所（Institute of Molecular Pathology in Vienna）的神經學家David Keays同樣提出了質疑。他的理由是，IscA1蛋白和Cry4蛋白在很多組織中都存在，但生物的感覺受體，如味覺受體、聽覺受體或感光受體都傾向於限制性表達在特殊組織中。從這一點看，IscA1蛋白和Cry4蛋白不像傳統的感覺受體。

謝燦的合作者表示，他們很重視各方提出的質疑，並且已經重複了部分實驗。而謝燦本人當然堅持自己的觀點。對於認為IscA1磁性太弱的質疑，他說可能是Cry4蛋白起到了增強作用。謝燦對Nature說：「數據就是這樣，這或許能拓展我們對分子磁體的認知。」

說完對謝燦團隊工作的質疑，再說張生家團隊的工作，圍繞其研究成果的爭論甚至更多。兩年前他們的論文聲稱在蠕蟲神經元中轉入IscA1蛋白後，就可以通過磁場控制細胞攝取鈣離子。

磁場控制細胞攝取環境中的鈣。圖片來源：Sci. Bull.

這種遠程、無創的神經元細胞活性操控方法，無疑是神經科學家夢寐以求的強力工具，要知道目前常用的光遺傳學技術，通過光敏蛋白質控制活體動物的神經元，一般需要通過手術在實驗動物體內植入光纖（下圖），這給神經科學的研究帶來諸多不便和限制。

光遺傳學技術。圖片來自網路

但就在上個月，清華大學的神經學家魯白（通訊作者）與謝燦等人發表最新研究報告，研究人員在多種條件下重複了張生家Sci. Bull.論文的實驗，一些條件幾乎與張的實驗條件一模一樣，但並未觀測到鈣流入細胞會發生任何變化。由此，魯白等人認為張的結論——IscA1蛋白可以單獨影響神經元活性——大大存疑（Front. Neural Circuits,2017, DOI: 10.3389/fncir.2017.00011）。

一些中國以外的科學家也告訴Nature，他們也無法重複張生家的實驗結果。Nature通過郵件和電話試圖聯繫目前在深圳大學的張生家，均沒有得到回應。

謝燦則顯得自信得多，他表示實驗室已經掌握了有說服力的數據可以證明IscA1複合體的磁感應功能，並將在一年內發表相關結果。「We are more and more confident — 100% sure — that we are right about this」，他說。

——簡評——

「謝張事件」發生時學術界和大眾的注意力似乎都在學術之外的「八卦」上了。事件中牽扯的學術界規則與潛規則、利益關係與衝突確實非常吸引眼球，但熱鬧過後，我們還是應該認真審視磁蛋白研究成果的細節問題。磁蛋白的發現曾入選中國科協生命科學學會聯合體評選的「2015年度中國生命科學領域十大進展」，算是我國生命科學領域取得的具有國際影響力的成果之一，衷心希望他們的科學結論本身沒有重大問題，不然爭來爭去，爭什麼呢？

編譯自：

http://www.nature.com/news/compass-protein-attracts-heap-of-criticism-1.21773

（本文由氘氘齋供稿）

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