Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы отобрать для анализа магнитные частицы, мы подносили кобальт-самариевый магнит к боковой стенке пробирки с суспензией, а
затем отбирали частицы пипеткой на покровное стекло с клеем на основе ксилола. Вода испарялась, а на покровное стекло наслаивали второй слой клея. Таким образом, кристаллы оказывались упакованными в своеобразный сэндвич, который можно было разрезать, отделять от стекла и помещать в рентгеновскую мини-камеру Дебая - Шеррера. Для электронно-микроскопического анализа мы отбирали кристаллы из пробирки на чистые покровные стекла, высушивали и переносили на стекла с нанесенным на них слоем эпоксидной смолы. После затвердения смолы остается лишь отполировать кристаллы и напылить на них углерод. Аналогичным образом агрегаты частиц помещали на пробки и готовили препараты для сканирующей электронной микроскопии (гл. 21).
Кристаллы экспонировали под Мо-К,,-рентгеновским излучением (48-72 ч) в мини-камере Дебая - Шеррера. Проявление пленки и обработку рентгенограмм проводили по стандартной методике (гл. 20, 21). Электронно-микроскопический анализ сложнее рентгеновского. Он позволяет определять элементный состав минералов и оценивать чистоту и происхождение кристаллов магнетита. Предварительное изучение кристаллов методом энергодисперсионного рентгеновского анализа дает соответствующую точку отсчета, поскольку выявляет все имеющиеся элементы и их относительные концентрации в каждой пробе (гл. 21). Для количественного анализа выбирали ключевые элементы. При исследовании тунца и черепахи мы проводили анализ на оксиды железа. В качестве образца сравнения использовали стандартный магнетит. Мы определяли также содержание оксидов редкоземельных металлов, таких как титан и марганец, которые обычно служат индикаторами загрязнений геологическим магнетитом (гл. 20, 21). Кроме того, для выяснения, насколько чрочно в препаратах тунца связан с агрегатами частиц осадок, остающийся после обработки гипохлоритом, мы проводили анализ на содержание кальция.
Изучение образцов магнетита из зеленой черепахи и тунца показало, что они почти не содержат примесных оксидов (помимо оксидов железа). Хотя используемый для количественных исследований стандарт (NMNH 11487) представлял собой необычайно чистый магнетит геологического происхождения (М. О. Гарсия, Институт геофизики Гавайского университета, личное сообщение), в отличие от биогенного магнетита в нем обнаружились заметные количества оксидов редкоземельных металлов -титана и хрома (гл. 20, 21). Если учесть отсутствие никеля в препаратах из черепах (гл. 21), а также очень небольшие количества марганца в магнетитах из тунца и черепах, то эти данные могут служить строгим доказательством того, что выделенный магнетит по своему происхождению не является ни синтетическим, ни геологическим.
Слишком малые количества материала, получаемые с помощью описанной выше процедуры, не позволяют использовать развиваемый Toy (гл. 6) подход для приготовления кристаллов для просвечивающей электронной микроскопии. Чтобы как-то компенсировать это ограниче-
ние, Чанг (отделение геологии и планетарных наук, Калифорнийский технологический институт, личное сообщение) разработал метод получения диспергированных кристаллов. Агрегированные кристаллы помещают на покрытую углеродом медную сетку и распыляют в переменном магнитном поле (100 мТл). Затем сетки высушивают на воздухе и готовят для просвечивающей электронной микроскопии (гл. 20).
Экстракция магнитного материала позволяет сразу же получить большое количество информации, помогающей в его идентификации. По цвету частиц, выделенных из тунца и черепах, например, уже можно исключить маггемит. Маггемит по своим магнитным свойствам близок к магнетиту, и поэтому, скажем, при изучении коэрцитивности нельзя сделать выбор между этими минералами. Однако для того чтобы однозначно идентифицировать кристаллы, доказать их биологическое происхождение и исключить возможность загрязнения в процессе препарирования и экстракции материала, необходимы детальные исследования. Например, экстрагированные из желтоперого тунца и зеленой черепахи частицы были идентифицированы методом дифракции рентгеновских лучей как магнетит (гл. 21, 20). В то же время для магнитного материала из опухолей, содержащих, как считалось, однодоменные кристаллы магнетита, рентгенография показала наличие природного железа и минерала, который может быть магнетитом или маггемитом (рис. 5.2). Исходя из цвета кристаллов, маггемит был исключен. Железо
Параметр решетки d, нм
Рис. 5.2. Данные рентгенографического анализа магнитных частиц из опухолей мышей. Препараты предоставлены Ф. Л. Табра и С. Баткином (медицинское училище им. Дж. А Бернса, Гавайский университет). Длины вертикальных линий соответствуют относительным интенсивностям линий на дифракционной картине. Числа в скобках относятся к линиям, связанным с металлическим железом, и обозначают плоскость симметрии кристалла. Линии, имеющие параметр решетки d 0.30 и 0,25 нм, могут быть обусловлены магнетитом или маггемитом. Источники остальных линий на рентгенограмме неизвестны.
