Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
предотвращает зарядные эффекты и обеспечивает некоторую температурную стабильность. Анализ производят на просвечивающем электронном микроскопе, снабженном нерассеивающим детектором и компьютерной системой. Мы использовали JEOL 200С с боковым вводом гониометрической ступени и горизонтальным детектором. Поскольку само оборудование состоит главным образом их железа, очень важно, чтобы рассеяние электронов и рентгеновских лучей было сведено к минимуму. Так, следует использовать жесткую диафрагму рентгеновских лучей и применять графитовый образец. Процедура анализа состоит в локализации клеток с гранулами в неокрашенных срезах. Она облегчается введением дифракционной диафрагмы, благодаря чему повышается контраст. После локализации подходящих клеток и идентификации гранул повышают увеличение и помещают частицы в центре поля зрения. Фокусируют конденсорную линзу, чтобы выделить одну из частиц, и начинают рентгеновский анализ. Обычно мы вели подсчет в течение 200 с и старались, чтобы «время простоя» было небольшим, порядка 4-5%, так что детектор не был насыщен. Полученный рентгеновский спектр сохранялся на дисках компьютера вместе со спектрами других частиц. Кроме того, мы всегда производили анализы участков цитоплазмы вблизи гранул. Однако, поскольку метериала здесь относительно мало и число регистрации рентгеновских импульсов невелико, сравнивать этот фон с частицами следует с осторожностью. Рентгеновское излучение, вызванное частицей, может породить вторичное излучение железных частей станины микроскопа или какого-либо другого материала в срезе. Поэтому мы делали также анализ кусочков загрязнений, обнаруженных на срезах. На основании этих контрольных измерений определяют, присутствует ли железо в загрязнениях. Анализ такого рода позволяет выяснить, содержит ли электроноплотная частица железо и другие элементы, и дает некоторое представление об их количестве (правда, точные количественные измерения провести нелегко). Однако с помощью рентгеновского микроанализа нельзя установить, в каком виде присутствует железо; для этого должны быть использованы другие аналитические приемы.
2.2.3. Другие аналитические методики
Наиболее показательные результаты дает метод электронной дифракции. Электронный пучок фокусируют на частице, находящейся в срезе, когда прибор работает в стандартном дифракционном режиме. Если железо имеет кристаллическую структуру, то должна быть видна картина дифракции. Можно исследовать поля с частицами или отдельные частицы, используя соответственно широкое пятно или тонкий электронный пучок. С помощью анализа картины дифракции определяют структуру кристаллов, которые ее образуют. Таким способом можно идентифицировать магнетит. Однако, если кристаллы очень малы, расположены беспорядочно и рассеяны среди других включений железа,
картина дифракции может быть не видна. Так, нам не удалось обнаружить дифракционных картин железосодержащих гранул у пчел.
В настоящее время разрабатывается еще одна методика-спектроскопия потери энергии электронов. При этом анализируют потери энергии электронами, когда электронный пучок проходит через исследуемую область (гранулу) тонкого среза неосмированного, неокрашенного, покрытого углеродом образца. Эта методика в принципе позволяет определить наличие легких элементов, таких как кислород, а также более тяжелых, которые можно выявить обычным рентгеновским микроанализом. Это позволяет определить отношение железо/кислород в грануле и получить некоторые данные об окисленном состоянии железа. Однако, поскольку в ткани имеются и другие элементы, например фосфор и кальций, а также белок, которые тоже связывают кислород, точное определение этого отношения затруднительно.
Точными тестами на магнетит являются определение точки Кюри (Gould et al., 1978; Walcott et al., 1979) и спектроскопия Мессбауэра (Ofer et al., 1981). Эти тесты обладают двумя недостатками: они требуют больших количеств ткани и не дают анатомической информации. Однако если выделить клетки и ткани, которые по данным рентгеновского анализа и световой микроскопии содержат гранулы железа, то для исследовани состояния железа можно применить и эти два теста.
Таким образом, комбинация структурных, аналитических и гистологических методик дает возможность локализовать частицы железа в клетках и исследовать их.
3. Примеры: шмель
3.1. Введение
Гоулд и др. (Gould et al., 1978) впервые показали, что в брюшке медоносной пчелы (Apis mellifera) имеются частички железа. Вслед за этим Кутербах и др. (Kuterbach et al., 1982) установили, что эти частички находятся внутри определенных клеток, так называемых эноцитов, которые лежат под кутикулой и окружают каждый брюшной сегмент. Мы провели исследование клеток в брюшке шмелей (Bombus sp.), сходных с пчелами по своему пищевому рациону и поведению, но не выполняющих так называемых танцев, при помощи которых насекомое указывает направление к источнику пищи другим особям из того же улья. Мы обнаружили, что у шмелей, как и у пчел, в брюшке имеются клетки, содержащие железо. В этом резделе приведены данные, которые мы получили на препаратах шмелей при помощи вышеописанных методов.
