Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
Ч1И
— ':’-д У-й.
ттшт
ЙМИмиигт |™^^Я
Рис. 14.2. Фрагмент электронной микрофотографии кокковидного микроорганизма, выделенного из донных осадков лагуны Родриго-де-Фрейтас. Участки с высокой электронной плотностью имеют, судя по фотографии, форму гексагональных призм, образующих цепочку. Стрелкой отмечен имеющий меньшие размеры электроноплотный участок на конце цепи.
К. и ter bach et al., 1982), голубей (Walcott et al., 1979), дельфинов (Zoeger et al., 1981) и т.д. показывает, что процессы образования магнетита в результате биоминерализации широко распространены среди живых организмов (Lowenstam, 1981).
При неоднократном и систематическом исследовании водоемов в рассматриваемой местности удалось обнаружить множество относящихся к различным морфологическим типам организмов, обладающих способностью находить юг и двигаться преимущественно в южном направлении, причем многие из них остались неидентифицированными. Мы в частности обнаружили в образцах из лагуны Родриго-де-Фрейтас (Rodrigo de Freitas), богатых магниточувствительными микроорганизмами диаметром 6 мкм, клетки, характеристики и поведение которых
позволяют предположить, что это зеленые водоросли, относящиеся к роду Chlamidomonas (Lins de Barros et al., 1981). Это первый пример магнитотаксиса у эукариотического организма.
3.2. Методы исследования
Первая стадия приготовления образцов заключается в концентрировании живых магниточувствительных микроорганизмов с помощью магнита или колец Гельмгольца, прикрепленных к основанию микроскопа (Blakemore, Frankel, 1981; Blakemore, 1982; Esquivel et al., 1983). Очень эффективного концентрирования удавалось достичь при выдерживании образцов в пробирках длиной 30 см и диаметром 0,5 см. В этом случае уже через несколько минут с помощью пастеровских пипеток можно собирать свободные от осадка и обогащенные магниточувствительными микроорганизмами образцы.
Материал, предназначенный для исследования с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) сначала помещают на сетки, покрытые коллодиевой пленкой (приготовленной на основе 0,4%-ного амилацетата) и фиксируют в парах четырехоксида осмия.
Образцы для сканирующей электронной микроскопии концентрировали с помощью магнита на узкой подложке из поли-L-лизина, а затем фиксировали 2,5%-ным раствором глутарового альдегида в 0,1 М фосфатном буфере в течение > 1 ч. Затем их несколько раз поочередно промывали фосфатным буфером и 1%-ной осмиевой кислотой, после чего высушивали с помощью С02 по методу критической точки. После напыления слоя золота толщиной 200 А мы исследовали подложки с помощью светового микроскопа. Таким образом, одни и те же микроорганизмы можно изучать как с помощью сканирующего электронного, так и с помощью светового микроскопов.
После фиксации глутаровым альдегидом и магнитного концентрирования микроорганизмы осаждали центрифугированием, а затем подвергали дегидратации ацетоном в возрастающих концентрациях. Образовавшийся осадок обрабатывали традиционным способом-выдерживали в течение 12 ч в смеси равных концентраций эпона и ацетона, а затем заливали эпоном. После затвердевания образца приготавливали ультратонкие срезы толщиной ~ 1000 А.
Для наблюдения за исследуемыми микроорганизмами и их киносъемки мы использовали микроскоп «Лейц-Ортолюкс» (Leitz-Ortholux) с однородным фоновым освещением, объективами от 10 х до 100 х и окулярами с увеличением от 10 до 40. Мы изучали движение микроорганизмов, а также определяли скорость бактерий при U-образном повороте, его радиус и время, необходимое на его осуществление, подключая кинокамеру или видеосистему к оптическому микроскопу. Тем самым мы получали возможность определять зависимость средней скорости миграции от напряженности внешнего магнитного поля (Teague et al., 1979). Из-за малого количества микроорганизмов в образцах, собранных в естественных местообитаниях, определение маг-
нитного момента магниточувствительных микроорганизмов связано с определенными трудностями. Розенблат и соавторы (Rosenblatt et al., 1982 а,б) измеряли магнитный момент бактерий в культурах Aquaspiril-lum magnetotacticum, используя методики, основанные на регистрации двойного лучепреломления и светорассеяния. Эти методики применимы только к чистым культурам бактерий (Frankel, 1984).
На электронных микрофотографиях видны цепочки электроноплотных частиц, которые по спектроскопическим данным являются кристаллами магнетита (Towe, Lowenstam, 1967; Frankel et al., 1979). Если такая цепочка достаточно длинна, то, зная число и объем этих плотных частиц, можно оценить магнитный момент бактерии: т = суммарный объем кристаллов х намагниченность насыщения на единицу объема (480 эрг/Гс х см3 для магнетита). Однако, если размер организмов составляет всего нескольких микрометров, то изображения, получаемые с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), не отличаются достаточно хорошим разрешением, что затрудняет оценку величины т вышеприведенным методом.
