Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
6.4. Анатомия
Некоторый прогресс наметился в локализации основанного на магнетите гипотетического рецептора. Для начала Гоулд и др. (Gould et al., 1978) отделили головные, грудные и брюшные отделы 100 высушенных пчел, размельчили их и пропустили через устройство, позволяющее отделить постоянные магниты и суперпарамагнитный материал от остатка. Магнитную фракцию содержали только брюшные отделы. Затем авторы отпрепарировали две высушенные пчелы с помощью немагнитных инструментов и измерили остаточную намагниченность различных частей. Постоянные магниты были найдены только в передней трети брюшка. (О локализации суперпарамагнитных частиц ничего не известно.) С учетом данных Гоулда и его коллег, Кутербах и др. (Kuterbach et al., 1982) нашли в каждом брюшном сегменте полоску клеток (по-видимому, иннервированных), содержащих большое число богатых железом гранул. Эти гранулы несколько варьируют по форме и размерам (от 0,5 до 1,0 мкм) и состоят из гидроксида железа в некристаллической форме. Авторы отмечают, что это соединение обычно парамагнитно при комнатной температуре и, следовательно, не может вносить вклад в постоянную намагниченность (Gould et al., 1978). Данный материал, однако, является предшественником магнетита в биосинтезе у хитонов (Towe, Lowenstam, 1967; Kirschvink, Lowenstam, 1979) и магниточувствительных бактерий (Frankel et al., 1979), и для того чтобы объяснить магнитные моменты пчел, измеренные Гоулдом и соавторами, достаточно восстановить до магнетита лишь 0,33% найденного у них гидроксида железа, т. е. неощутимо малое его количество.
Из данных Кутербаха можно сделать целый ряд выводов, и независимо от того, помогут или не помогут они окончательно локализовать и охарактеризовать магнитные детекторы пчел, они безусловно позволят нам сузить круг анатомических поисков, по крайней мере на данном этапе исследования.
7. Краткое содержание и заключение
Из обсуждавшихся выше поведенческих наблюдений и экспериментов Линдауэра и Мартина ясно, что пчелы умеют определять и использовать по крайней мере для ориентации направления (но не полярность) магнитных полей даже меньших по величине, чем геомагнитное. Способность пчел определять величину поля, особенно с точностью 1-10 нТл (о чем свидетельствуют некоторые результаты Линдауэра и Мартина), доказана пока недостаточно убедительно и требует подтверждения экспериментами с искусственно управляемым магнитным полем. Такие эксперименты сейчас проводятся.
Основой магниторецепторного механизма пчел, вероятно, являются маленькие частицы магнетита. В пользу этого свидетельствуют два довода: 1) альтернативные механизмы, основанные на электромагнит-
ной индукции и парамагнетизме, маловероятны; 2) пчелы содержат значительные количества магнетита как в однодоменной, так и в суперпарамагнитной форме, которые теоретически могут быть использованы для создания соответствующих рецепторов. Мы не знаем, какой из двух механизмов (или оба) реализуется на самом деле, но косвенные указания свидетельствуют скорее в пользу гипотезы «суперпарамагнетика», чем гипотезы «постоянного магнита». Поведенческие эксперименты не позволяют окончательно разрешить этот вопрос, но они могут помочь в углублении наших знаний о функциях этого детектора.
Недавно в брюшном отделе пчел были обнаружены железосодержащие клетки, однако найденные в них гранулы представляют собой не магнетит, а гидроксид железа, известный как биосинтетический предшественник магнетита. Более подробную информацию о локализации частиц магнетита (как суперпарамагнитных, так и однодоменных), а также более точные поведенческие данные о возможностях детектора нам еще предстоит получить. И лишь после этого мы сможем оправданно обратиться со своими вопросами к нейрофизиологам, усилиями которых почти наверняка и будут получены окончательные ответы.
Добавления в корректуре. Уокер и Биттерман (Walker, Bitterman, 1985) показали, что у пчел-сборщиц можно выработать условный рефлекс на магнитные поля. Их методика включала в себя сочетание вознаграждения сахарным сиропом и определенные манипуляции с магнитным полем. Очень возможно, что эта система найдет применение в экспериментальном анализе магнитного чувства пчел.
Литература
Aschoff J. (1960). Exogenous and endogenous components in circadian rhythms, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 25, 11-28.
Batschelet E„ 1965. Statistical methods for the analysis of problems in animal orientation and certain biological rhythms, American Institute of Biological Sciences Monograph, Washington, D.C.
Batschelet E„ 1972. Recent statistical methods for orientation data. In: Animal Orientation and Navigation (S. R. Galler, K. Schmidt-Koenig, G.J. Jacob, and R.E. Belleville, eds.), NASA SP-262, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., pp. 61-91.
Brines M. L„ 1978. Skylight polarization patterns as cues for honeybee orientation: Physical measurement and behavioral experiments, Thesis, Rockfeller University, Appendix B.
Butler R.F., Banerjee S.K. (1975). Theoretical single-domain grain size range in magnetite and titanomagnetite, J. Geophys. Res., 80, 4049-4058.
