Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
На этой стадии поиска магниторецептора можно предположить, что лежащий под поверхностью обонятельных раковин слой окисного железа и служит источником повышенного уровня IRM в переднедорсальной части головы. В пользу этого говорит то, что позже и у человека был обнаружен слой материала, дающего реакцию на окисное железо, под поверхностью костной ткани клиновидного и решетчатого синусов (Baker, Mather, 1982; Baker et al., 1982), т. e. в области, которая впоследствии оказалась «магнитной» (Baker et al., 1983). Эти данные согласуются и с фактом наличия магнетита в комплексе решетчатых костей у тунца (Walker, Dizon, 1981), лосося (Kirschvink, 1983), а также с данными об участках, окрашивающихся на железо, поблизости от обонятельной области у голубей (Walcott, Walcott, 1982). Однако эти косвенные соображения о связи между наличием слоя окисного железа и высоким уровнем намагниченности вскоре были подвергнуты сомнению, так как выяснилось, что у игрунки Callithrix jacchus такие отложения встречаются под поверхностью не только обонятельных, но и всех других костей головы, хотя ширина и плотность железосодержащего слоя неодинаковы (Mather, Kennaugh, неопубликованные данные).
В связи с этим мы провели тотальное исследование головы грызунов. Серийные срезы целой головы лесной мыши (рис. 25.10, А) показали, что окисное железо здесь действительно широко распространено: полоска материала, окрашенного в голубой цвет, лежит под поверхностью (часто и наружной, и внутренней) большинства костей черепа. Кроме того, небольшие изолированные скопления окисного железа были найдены и в некоторых участках костного мозга, особенно в раковинах решетчатой кости. Плотными отложениями окисного железа были заполнены также участки зубных корней в верхней и нижней челюстях (рис. 25.10, В). Тогда была сделана попытка найти железо в бедренной кости лесных мышей и был обнаружен железосодержащий слой, тянущийся вдоль
внутренней поверхности кости около костномозговой полости; небольшие скопления имелись также в костном мозге. Очевидно, скелет у грызунов богат окисным железом.
У других позвоночных тоже обнаружены разнообразные участки, содержащие окисное железо, причем некоторые из них аналогичны найденным у лесной мыши. Например, у голубей помимо трех участков поблизости от обонятельной области диффузное голубое окрашивание выявлено в костях дорсальной части черепа, особенно у поверхности и в местах прикрепления мышц. У пещерной саламандры диффузное голубое окрашивание обнаружено в костном матриксе у основания зубов (Walcott, Walcott, 1982).
В настоящее время роль различных отложений окисного железа остается неясной, хотя на этот счет могут быть высказаны некоторые предположения. Поскольку слой окисного железа имеется под поверхностью большинства костей тела, кажется маловероятным, что его основная функция имеет отношение к магниторецепции. Его наличие здесь можно объяснить тем, что кости служат местом хранения или же используются как место «свалки» для окисного железа. Возможно, эти отложения используются в процессе роста и восстановления костной ткани. Интересно то, что заживление переломов, по-видимому, ускоряется при наложении электромагнитных полей (Bassett et al., 1974); может быть, железо оказывает влияние на ориентацию новых костных волокон и тем самым на организацию и эффективность репаративных процессов. Аналогично этому если небольшие скопления окисного желе- < за встречаются в костном мозге большинства костей, то опять-таки кажется вероятным, что их главная функция связана не с детекцией магнитного поля, а с чем-то иным, например с образованием эритроцитов. В костном мозге несомненно содержится ферритин - вещество, в виде которого запасается железо (Granick, 1946).
Однако, даже если функция этих отложений окисного железа в скелетной ткани в основном не имеет отношения к магниторецепции, не исключено, что железосодержащий материал в определенной области тела может участвовать и в детектировании магнитного поля. Возвращаясь к результатам магнитометрического исследования головы у грызунов, можно представить себе, что у отложений железа в костях обонятельной области магнитные характеристики несколько иные, чем в других местах,- что часть железосодержащего материала преобразована здесь в форму, более пригодную для магниторецепции. Особенно подходящим для этой цели мог бы быть магнетит в форме суперпара-магнитных или однодоменных кристаллов (Kirschvink, Gould, 1981). Если кости носовой области специализированы для детектирования' магнитного поля, то, вероятно, лишь небольшая часть всего железа должна превратиться в магнетит, для того чтобы сформировался маг-' ниторецептор, а также для того, чтобы можно было объяснить уровень остаточной намагниченности, обнаруженный в голове грызунов. Было, например, рассчитано, что для обеспечения животного точным магнит-
ным компасом хватило бы нескольких сотен однодоменных кристаллов магнетита (Yorke, 1979). Показано также, что, хотя в брюшке медоносной пчелы имеется значительное количество гидроксида железа, окрашивающегося в голубой цвет (он при комнатной температуре парамагнитен и потому не вносит вклада в остаточную намагниченность), всего лишь 0,33% этого количества, будучи восстановлено до магнетита, может обеспечить обнаруженный у этого насекомого магнитный момент (Kuterbach et al., 1982). Таким образом, возможно, в скелетной ткани грызунов железосодержащий материал в основном представлен гидроксидами железа, такими, как ферритин, но в обонятельной области часть железа может быть восстановлена с образованием однодоменного магнетита; это позволило бы объяснить результаты магнитометрии (табл. 25.1), а также изучения спектра коэрцитивное™ (рис. 25.9).
