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成為萬磁王的第一步

 圖片來源: Wikipedia

萬磁王在電影裡能自在操控磁力,不過在自然界裡要具有運用磁場的能力,還真不是件容易的事。早在 1963 年就有人發現細胞裡帶了顆磁鐵的細菌,也有人在昆蟲或鳥的體內找到小磁鐵,不過要能隨心所欲,要磁就磁,終究没辦法像揮勾拳吐舌頭那麼簡單。生物要能感受磁力,最少也得先在身體裡有顆小鐵球才有辦法。我們連長出這個小玩意兒都還辦不到哩。

欸,等一下,其實人類可以做到耶,只是還不能跳到萬磁王那個等級。在阿茲海默症病人壞死退化的神經組織裡,會因為鐵代謝失調而有機會出現鐵顆粒堆積。不過一般正常細胞裡不會出現大量的鐵,而且細胞裡鐵多了容易造成氧化壓力,最好還是做個 ferritin 蛋白來把鐵包起來收好。一個哈佛大學的團隊從過去知道的這些現象,推論產生鐵顆粒這件事不過是個可以調控的生理代謝,或許不是什麼神奇的能力。於是他們決定拿實驗室常用的酵母菌來玩組裝,看能不能做出個能無中生出鐵顆粒,而且還能受磁鐵吸引的特製酵母菌。

他們先把酵母菌養在有很多鐵的培養基裡,再拿磁鐵測試,結果發現長出來的細胞居然會被磁鐵吸住,證實一般的細胞也有機會感受磁力。酵母菌在鐵過量的環境下會合成運鐵蛋白,把鐵收進液泡裡。人類細胞更厲害,合成的 ferritin 能抓住更多的鐵。研究人員發現如果把酵母菌運鐵蛋白基因毀掉,或是在酵母菌裡殖入人類的 ferritin 基因,就能讓酵母菌受磁鐵吸引的現象更明顯。如果先把酵母菌運鐵蛋白基因毀掉再殖入人類的 ferritin 基因,效果更好。他們觀察到在把酵母菌運鐵蛋白基因毀掉後,鐵不再集中到液泡裡反而在粒線體出現,或許這就是受到磁鐵吸引的小鐵球的原形。他們還發現受磁鐵吸引的現象跟酵母菌的營養是否均衡有關。如果把酵母菌養在碳源過量的環境被吸引的狀況變強,放在氮源過量的環境就變弱。酵母菌細胞的營養狀況居然跟感受磁力的能力有關係,這個未來可以好好研究研究了。

這個研究改變的都是一般非細菌的生物會有的基因,換句話說,同一套技術未來可能可以運用在其他生物的細胞上。神奇歸神奇,是說我們能把一個細胞「磁化」有什麼用處?想像你把一群訂製的細胞丟進一個發酵槽裡執行任務,然後你想在任務完成後把它們回收回來以免影響了你生產的醫藥產品。這件事在過去做不到,不過未來可能你或許只要加一點鐵溶液,然後學萬磁王發功,所有的細胞就自動浮上液面排排站報到啦!

導讀

Stephanie Huang. Making Magnetic Yeast. Published 28 Feb 2012. doi:10.1371/journal.pbio.1001274

研究原文

Keiji Nishida, Pamela A. Silver. Induction of biogenic magnetization and redox control by a component of the target of Rapamycin Complex 1 Signaling Pathway. Published 28 Feb 2012. doi:10.1371/journal.pbio.1001269

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關於作者

慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。