本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映的是作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
“在生物学中，磁性是一种独特的、几乎正交的物理特性。”
只有少数生物可以主动感知和利用磁场。磁性趋向细菌含有密集的铁膜结合细胞器链，其中充满了称为磁小体的磁性晶体，它们像微型指南针一样起作用。含有磁小体的细菌可以检测地球的磁场，告诉它们哪个方向是向上，并帮助它们在靠近水面的地方找到氧气。迁徙的动物也可以通过追踪地球的磁力线来导航，但它们感知地磁场的机制仍然不清楚。
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所有其他生物都含有铁，但很少能达到明显磁化的程度。Keiji Nishida和Pamela Silver今天在PLoS Biology上发表了一篇惊人的论文，展示了如何通过生理或基因改变酵母内部的铁含量，使细胞磁化并被磁铁吸引。几乎所有细胞，从细菌到人类，都含有蛋白质铁蛋白，它可以将铁隔离在细胞内（防止铁中毒），并在需要时释放铁。酵母通常不含铁蛋白，而是通常将铁收集在称为液泡的细胞器中。删除帮助液泡吸收铁的基因，并通过基因工程改造酵母以产生铁蛋白，可以增加酵母细胞可以吸收的铁的量，足以明显增强它们的磁性。
“细胞培养物暴露在磁铁下，观察到吸引力。”
当您将铁添加到酵母生长的培养基中时，即使是野生型、未经改造的细胞也具有一些磁性，这种“基础磁化”是由液泡中积累的铁引起的。Nishida使用超导量子干涉仪 (SQUID) 表明，删除液泡中铁的积累和表达铁蛋白的协同效应使细胞的磁性比野生型酵母强 3 倍，能够迅速被放置在液体培养物下方的磁铁吸引（以可爱的图案或不以图案排列）。
接下来，他们想看看是否可以通过控制铁稳态或细胞氧化还原状态的基因来控制酵母的磁性，而不仅仅是通过添加更多的铁。氧化还原平衡决定了细胞中有多少电子可用，当电子较少时，铁会从Fe2+氧化为Fe3+并从溶液中沉淀出来形成磁性簇。在筛选了 60 个用于改变磁性的基因缺失后，发现一个基因对于在高铁培养基中观察到的磁性是必需的。TCO89是TORC1中一个非必要的部分，TORC1是一个包含许多蛋白质的复合物，参与调节细胞应激反应，包括营养和氧化还原应激。当TCO89被删除时，细胞不具磁性，当它以多个拷贝表达时，细胞更强烈地被磁铁吸引。由于这种基因剂量依赖性，可以通过基因调控机制来控制TCO89的表达，从而在酵母中诱导磁性，而这种机制可以通过外部条件（如营养物或化学物质的存在）来激活。这可以用作合成生物学中独特的生物输入或输出，改进危险金属的沉淀和生物修复工作，并影响我们对细胞铁和电子代谢的理解。
“氧化还原状态在磁化中的重要性提供了对磁性趋向细菌的见解。”
磁性趋向细菌仅生活在微氧环境中，利用其磁性晶体找到理想的氧气浓度。氧气的可用性会影响细胞的氧化还原状态，暗示了铁隔离、氧化还原介导和生物磁性进化之间可能存在的进化联系。也许适应特定氧化还原条件的细胞为铁晶体的形成创造了理想的化学环境，从而进化成了磁小体。
磁性令人着迷，并且生物学可以通过所有细胞生物化学的基础过程通过基因创造磁铁这一事实，简直可以用神奇来形容。请观看下面与作者的视频
以及在PLoS Biology上的论文（开放获取）：Nishida K 和 Silver PA。(2012) “靶向雷帕霉素复合物1信号通路成分诱导生物磁化和氧化还原控制。” PLoS Biology, e1001269.