Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
В исследовании, проводимом в настоящее время совместно с Йор-геном М. Йоргенсеном (Дания), для изучения ультраструктуры железосодержащего материала в голове грызунов использовали просвечивающую электронную микроскопию. При помощи стеклянных инструментов препарировали голову у двух взрослых самцов лесной мыши, а затем вычленяли области раковины решетчатой кости, назотурбиналь-ную и заднечерепную области. Образцы ткани фиксировали и заливали обычным образом, срезы толщиной 2 мкм контрастировали уранила-цетатом и цитратом свинца. На микрофотографиях (рис. 25.11) видно, что в раковинах решетчатой кости имеются скопления электроноплотных кристаллоподобных частиц, расположенных, по-видимому, между костью и костным мозгом. Размер отдельных частиц в каждой группе варьирует в пределах от 4 х 2 мкм (что сравнимо с размерами частиц гидроксида железа) до 100 нм, т. е. в диапазоне размеров однодоменных кристаллов магнетита. Эти частицы находятся вблизи от нервной ткани, хотя механизм связи между частицами и нервными волокнами пока неясен (возможно, его удастся установить методом реконструкции по серийным срезам). Срезы того же материала, который был использован для просвечивающей электронной микроскопии, были окрашены на железо при помощи реакции Перля. Положительное окрашивание обнаружено в таких же скоплениях, как и при просвечивающей электронной микроскопии, что указывает на присутствие железа в описанных выше кристаллоподобных частицах. По предварительным данным такие частицы, по-видимому, не встречаются в назотурбиналь-ных и заднечерепных костях.
Если магниторецепторный механизм у позвоночных связан с магнетитом и требует фиксации частиц магнетита, то нахождение железосодержащего материала внутри костного матрикса кажется вполне оправданным. Поскольку кость пронизана кровеносными и лимфатическими сосудами, место отложения магнетита доступно для транспортных жидкостей, так что может происходить непрерывный обмен различных форм железа-от предшественника магнетита (ферритина?)
^в
нНик
ШкШлжлЛг-шШ!ШКШш&ш
..... . __ . ав-’в-!*#»*1!»"'!
и——
шиИмИм1
^Щ|а:1УИ№1вяшШЯш . V 4**# o~Sfc.~ ''"'
Рис. 25.11. Просвечивающая электронная микрофотография частиц окисного железа в раковинах решетчатой кости лесной мыши (взрослого самца). /4. Малое увеличение; видна группа электроноплотных кристаллоподобных частиц, расположенных вдоль границы кость-костный мозг. Частицы находятся вблизи нервных волокон и положительно окрашиваются при реакции Перля. Б. Отдельная кристаллоподобная частичка окисного железа при большом увеличении. Срезы окрашены уранилацетатом и цитратом свинца.
до стабильного магнетита. Это обеспечило бы периодическое обновление частиц, составляющих магнитный компас, что может быть необходимым, если размеры кристаллов, а также структура цепочек или кластеров, образуемых частицами, меняются со временем, влияя таким образом на компасный механизм.
Высокий уровень остаточной намагниченности в переднедорсальной области головы у грызунов может иметь и иное объяснение. Если весь лежащий под поверхностью кости слой является слабо магнитным, то можно предположить, что большая концентрация железосодержащего материала здесь связана с большой поверхностью костей в носовой области,-это и повышает намагниченность до уровня, выявляемого магнитометром. Кроме того, не исключено, что все выявленные до сих пор отложения железа являются парамагнитными и вообще не имеют отношения ни к IRM, ни к магниторецепции; в этом случае источник, ответственный за намагниченность, а также расположение органа магнитного чувства еще только предстоит установить.
Еще один вопрос, о котором стоит упомянуть, связан с тем, что челюстные кости у грызунов содержат довольно плотные отложения железа, находящиеся в корнях зубов; однако уровень остаточной намагниченности челюстей оказался низким, поэтому можно думать, что эти отложения состоят из относительно немагнитного материала. Таким материалом тоже мог бы быть ферритин: известно, что он имеется в зубах грызунов, например в клетках, связанных с ростом эмали (Reith, 1961).
Поскольку отложения окисного железа, такие, как магнетит (Kirschvink, 1983) и ферритин (Granick, 1946), широко распространены в тканях, вполне возможно, что они играют разностороннюю роль в биологических системах и частично ответственны за влияние магнитных полей на многие аспекты физиологии животных.
4.3. Нейрофизиологические исследования
Наличие магнетита в организме грызунов еще не доказывает, что он используется для детектирования магнитных полей; очевидно, что маг-ниторецептор должен иметь надлежащие связи с центральной нервной системой. Поэтому наряду с разносторонними исследованиями, направленными на поиски магнитного материала, проводились также работы с целью идентифицировать внутри ЦНС какую-либо структуру, которая могла бы быть частью магнитосенсорной системы.
Нейрофизиологическое исследование, проведенное на морских свинках (Cavia porcellus), показало, что электрическая активность отдельных клеток в задней части эпифиза подвержена влиянию магнитных полей, близких к геомагнитному (Semm et al., 1980). При помощи катушек Гельмгольца, расположенных под челюстью и над головой, генерировали искусственное магнитное поле, полярность которого можно было менять таким образом, чтобы усиливать, компенсировать или ослаблять
