Meister, 2016）

其次，针对Jeffery Friedman和Ali Güler3月份发表的研究，Meister在他的论文中设想了ferritin与磁场的相互作用的可能机制，来解释研究中所观察到的ferritin在外磁场中打开离子通道的现象。在磁场中，铁原子与磁场的相互作用使得铁原子磁矩倾向于平行于磁场的方向，从而整体呈现出很小的净磁矩m=ξB，其中ξ为磁化率。由于ferritin中心铁原子簇的纳米颗粒很小，室温下的热运动造成铁原子的磁矩取向随机排布，整体没有净磁矩。因而，ferritin在室温下呈顺磁性或者超顺磁性。

Meister的第一种解释将该现象归结为与离子通道相连的ferritin在有梯度的磁场中受到的力（如图3a所示）。然而，Meister利用已有实验得到的ferritin的磁化率为ξ=，结合Güler研究小组的实验条件，即磁场约0.05 T，磁场梯度约6.6 T/m，计算得到单个ferritin分子受到的力为F1=ξB(dB/dx)= N（牛顿），这比目前已知的打开耳蜗毛细胞中的机械敏感离子通道所需的力N小9个数量级。

同时，Meister针对其他几种可能的解释也一一进行了计算，这包括两个连接在离子通道上的ferritin在磁场中通过净磁矩间的偶极矩作用相互吸引或排斥，拉开相连的离子通道（图7b），或者如果ferritin有磁化各向异性，当易磁化轴与磁场不平行时会感受到扭矩，拉开相连的离子通道（图7c），或者大量ferritin附着在细胞膜上，它们与磁场相互作用的合力使细胞膜变形而打开某些特定的离子通道（图7d）。

然而，所有这些计算均表明在Güler小组报告的实验条件下，单个离子通道受到的拉力（图7a，7b，7c的情形）或单位面积细胞膜受到的拉力（图7d的情形）均比此前实验已知所需的值小6个甚至8个数量级。换一种方式考虑，计算ferritin在磁场中定向运动降低的能量，也发现在上述多种可能性中，这一能量与热运动的能量之比为甚至的量级，表明磁场造成的ferritin的定向运动会完全淹没在它的随机热运动中，无法表现出可观测的效应。

图7：Ferritin打开离子通道的可能方式（Markus Meister, 2016）

Meister在论文中没有指出的是，TRPV离子通道会被多种内源性和外源性刺激所激活，其中包括pH值、渗透压、激素等，因此，无论是基于磁纳米颗粒-TRPV或ferritin-TRPV的方法，都很难避免产生非特异性效应，这与基于单个基因ISCA1的磁遗传学方法相比是明显的缺点。Jeffery Friedman以及Ali Güler等相关作者对Markus Meister在eLife论文中的质疑作出了积极的回应。他们认为，一系列体外和体内的实验足以证明基于磁场调控神经活动技术的可行性和稳定性。一个生物系统中，在有足够的相关参数都已知的情况下，数学计算通常可以用来模拟生物现象。但是，目前磁场调控神经活动的准确工作机制并不清楚，鉴于生物过程的内在复杂性，许多系统参数未知，因而基于已有的、但并不完整的系统参数，Meister所做的纯理论计算的适用性会受到限制。他们认为，数学理论需要适应可用的实验数据，而不是让实验数据去适应数学理论。

7 没有定论的结论

综上所述，Meister通过理论计算表明，在“生物指南针”和ferritin调控神经活动的论文中，含铁蛋白与静磁场或者交变磁场相互作用产生的张力、扭矩或者温度变化要么远远不足以克服随机热运动，要么比改变含铁蛋白排布或温度来打开离子通道所需的张力或者热量低几个数量级。Meister指出，如果文章描述的实验现象确实发生了，那可能依赖于与文章描述完全不同的机制，甚至完全与磁场无关。

鉴于磁遗传学的分子和细胞机制仍不清楚，Jeffery Friedman等观察到磁场在体外和体内调控神经活动的实验现象，可能是由于体内尚不清楚的蛋白质结构和与离子通道相互作用的某种机制导致的。例如，有研究表明，类似ferritin的颗粒在体内可以规则排布形成直径约400 nm的晶体结构，远远大于保持铁磁性的临界颗粒尺寸30nm，因而可能形成固有磁矩而随磁场排布，这些情况是Meister的文章中并未考虑到的。另一方面，谢灿研究组在论文中基于实验结果得出的“生物指南针”的理论模型，经过Meister计算并不能产生复合蛋白随磁场旋转的现象，因此其研究首先必须排除实验中铁污染的可能，其次需要在体内进行进一步验证。

尽管Meister对ferritin的作用机制提出了质疑，但同时他也认为有从ferrtin的磁化各向异性，以及磁场强度和均匀性两方面做进一步改进和替代的可能性。此外他还指出，趋磁细菌中的磁小体由于具有固有磁矩，可以在磁场作用下产生较大的张力、扭矩或者较高温度，因此从物理学上来说是一个可行的途径。但磁小体的合成条件十分严苛，参与的基因高达几十种，到目前为止磁小体只在近缘生物红螺菌里合成，还不能在实验室常用的大肠杆菌等体系中合成，因此要在哺乳动物中实现还有很长的路要走。

Meister认为，关于“生物指南针”和ferritin调控神经活动的文章发表在高影响力的杂志上是令人遗憾的，因为这并不利于进一步创新。考虑到重复实验的可能风险，他表示：“除了追求惊人的发现，科学家有义务花更多的时间去检验它们。”