Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Siegel В. М., Beaman D. R. (eds.), 1975. Physical Aspects of Electron Microscopy and Microbeam Analysis, Wiley, New York.
Sjostrand F., 1968. Electron Microscopy of Cells and Tissues, Academic Press, New York.
Thomas G.,1964. Transmission Electron Microscopy of Metals, Wiley, New York.
Venables J. A. (ed.), 1976. Developments in Electron Microscopy and Analysis, Academic Press, New York.
Weakley B.S., 1981. A Beginner’s Handbook in Biological Transmission Electron Microscopy, 2nd ed., Churchill/Livingstone, London.
Wenk H.-R. (ed.), 1976. Electron Microscopy in Mineralogy, Springer-Verlag, Berlin.
Wischnitzer S., 1981. Introduction to Electron Microscopy, 3rd ed., Pergamon Press, Elmsford, N. Y.
Глава 7
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ГРАНУЛЯРНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В КЛЕТКАХ
Бенджамин Уолкот 1
1. Введение
Имеется немало данных о том, что животные, относящиеся к разным таксономическим группам (почтовые голуби, славки, лососи, саламандры, пчелы), способны воспринимать слабые (близкие по интенсивности к геомагнитному) магнитные поля и использовать эту информацию для ориентации. Хотя было выдвинуто предположение относительно других навигационных ориентиров, например запахов (Papi, 1982), существуют данные о том, что некоторые животные способны ощущать магнитные поля. Неизвестно, однако, какая сенсорная система и каким образом создает это «новое» чувство. Открытие бактерий, обладающих магнито-таксисом (Blakemore, 1975), привело к предположению, что в процессе сенсорного преобразования может участвовать оксид железа, в особенности магнетит. Обнаружение магнетита в брюшке пчелы (Gould et al., 1987) и голове почтового голубя (Walcott et al., 1979) позволило предположить, что он играет существенную роль в чувствительности к магнитному полю. Таким образом, если бы в принципе удалось обнаружить магнетит в системе клеток, удовлетворяющих определенным критериям сенсорной системы, то можно было бы локализовать и сенсорную систему, ответственную за восприятие магнитного поля.
Все сенсорные системы состоят из рецепторных клеток (часто, но не всегда из нейронов), имеющих связь с центральной нервной системой. Во многих системах в процессе сенсорного преобразования в рецепторных клетках участвуют специализированные молекулы их мембран. Например, в зрительной системе животных зрительный пигмент абсорбирует кванты света, причем этот процесс изменяет проницаемость мембраны сенсорной клетки для ионов, обычно натрия, что в свою очередь меняет мембранный потенциал рецептора. В результате таких преобразований энергия света превращается в электрический ответ клетки. Этот электрический ответ передается в нервную систему, где он подвергается обработке. В других
1 Benjamin Walcott, Department of Anatomical Sciences, School of Medicine, State University of New York, Stony Brook, New York 11794.
сенсорных системах, например во многих механорецепторах, стимул изменяет ионную проницаемость, по-видимому, непосредственно действуя на мембрану. Однако во всех случаях стимул вызывает изменение мембранной проницаемости, а этот процесс приводит к электрическому ответу.
Рабочая гипотеза, используемая в поисках рецептора магнитного поля, состоит в том, что оксид железа (возможно, магнетит) является общим элементом сенсорного преобразования у многих животных. Для идентификации и описания сенсорной системы, участвующей в рецепции магнитного поля, важно локализовать и исследовать внутриклеточное железо. К сожалению, такие методы, как сквид-магнитометрия дают мало информации о клеточной локализации в тканях магнитных материалов или материалов, подверженных магнитной индукции. Поэтому для выявления железа в тканях пчел и почтовых голубей мы провели гистологические исследования при помощи световой и электронной микроскопии. Мы надеялись, что такой подход позволит нам выяснить, какая ткань (или ткани) является подходящим кандидатом для сенсорной системы, а также, что в дальнейшем это натолкнет нас на мысль о возможном механизме сенсорного преобразования в этой системе.
Цель данной главы-описание некоторых методов, примененных нами, и обсуждение возможностей их использования. В разд. 3 в качестве иллюстративного материала представлены экспериментальные данные о железосодержащих клетках у шмеля.
2. Анатомические методики
2.1. Световая микроскопия
Местоположение свободного железа и его оксидов можно выявить при помощи реакции прусской сини. При использовании этой методики в ткань вводят ферроцианид калия. В присутствии железа образуется ярко-синий осадок - ферроцианид железа. Мы используем этот метод как в случае тотальных препаратов или крупных кусков ткани, так и в случае толстых срезов ткани, заключенных в парафин или мягкую пластмассу, и тонких (1 мкм) срезов, подготовленных для электронной микроскопии.
Для начала полезно исследовать возможно более крупный кусок ткани. Поскольку краситель не проникает в ткань глубоко и плотность ткани не позволяет видеть глубокие структуры, методика тотального окрашивания препарата пригодна главным образом для отдельных слоев ткани или поверхности небольших кусочков. У пчелы, например, можно вскрыть брюшко и окрасить все содержимое. Для этого обнажают ткань путем препарирования и прикрепляют ее миниатюрными иголочками из нержавеющей стали к восковому дну препаровальной ванночки. Затем производят препарирование до тех пор, пока не обнажатся ткани, представляющие интерес. После этого ткань слегка фиксируют забуференным параформальдегидом (4%-ный раствор в 0,1 М фосфатном буфере, pH 7,2)
