Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
7. Попытки охарактеризовать магнитный материал
Для выяснения природы магнитного материала, ответственного за индуцированную IRM D. plexippus, и его доменной структуры использовалось несколько подходов. К сожалению, полученные нами результаты не слишком определенны; пока мы можем лишь сказать, что этот материал - скорее всего магнетит, однако ни один из наших тестов не позволяет однозначно судить о состоянии этого магнетита и о его доменной структуре.
Вначале мы попытались непосредственно выделить частицы магнитного материала, воспользовавшись методикой Уокера и др. (см. гл. 5). Около двух дюжин тщательно очищенных бабочек (голова, грудь и брюшко; крылья и ноги удалены) поместили в концентрированный раствор гипохлорита (имеющийся в продаже отбеливатель). Через несколько дней большая часть белков и липидов растворялась, и относительно инертный остаток в основном состоял из содержащего хитин материала, плавающего на поверхности. Затем, чтобы собрать
частицы магнитного материала, мы поднесли к этому раствору постоянный магнит, создающий поле 5• 10~2 Тл. Однако сконцентрировать какие-либо видимые невооруженным глазом частицы таким образом не удалось. Затем плавающий на поверхности хитиновый материал удалили, а оставшуюся жидкость переносили пипеткой на предметные стекла и высушивали на воздухе. Попытки обнаружить с помощью светового микроскопа под масляной иммерсией какие-либо видимые частички магнитного материала также не увенчались успехом. Более того, рентгеноструктурный анализ сухого остатка не выявил в нем присутствия какой-либо магнитной минеральной фазы. Возможно, эта неудача связана с недостаточным числом использованных бабочек - в них могло быть слишком мало магнитного материала, чтобы обнаружить его под микроскопом или с помощью рентгеновского дифрактометра.
Мы попытались выяснить природу магнитного материала косвенным путем-с помощью низкотемпературных экспериментов. Сначала пять отмытых бабочек были заморожены до температуры жидкого азота (—196°С) и помещены в магнитометр при комнатной температуре. К телу бабочки была прикреплена термопара, с помощью которой регистрировали изменение температуры во времени. Затем мы вновь замораживали этих бабочек, быстро помещали их в магнитометр уже без термопары и следили за изменением намагниченности. В этих опытах значительное падение намагниченности было зарегистрировано в момент, соответствующий нагреванию до температуры около — 150°С. Такое явление наблюдали также в опытах с пчелами (Gould et al., 1978, p. 1028). Авторы цитируемой работы пишут: «Наличие магнетита у трех живых пчел проверялось путем замораживания их в жидком азоте до — 196°С и последующей регистрации остаточной намагниченности при нагревании до температуры выше изотропной точки магнетита (— 143°С). Во всех случаях намагниченность образцов несколько уменьшалась при этой температуре, что указывает на присутствие в образцах магнетита...» (см. Ozima et al., 1964; Levi, Merrill, 1978). Таким образом, результаты опытов с бабочками-данаидами и с пчелами сходны и указывают на возможное присутствие магнетита. Для выяснения размеров частиц и доменов необходимы дальнейшие исследования.
8. Заключение и выводы
Исходя из представленных выше новых данных и из результатов, полученных ранее (Jones, MacFadden, 1982), мы пришли к заключению, что в организме бабочек D. plexippus содержится биологически синтезируемый магнитный материал. Он сосредоточен в основном в грудном отделе и синтезируется in vivo на стадиях куколки и раннего имаго. Яйца и гусеницы не содержат магнитного материала. У D. plexippus магнитный материал, по-видимому, представляет собой магнетит, хотя окончательно это не доказано. В отличие от трех других, относительно оседлых, видов данаид бабочки из нескольких аллопатрических популя-
ций D. plexippus неизменно демонстрировали высокий уровень IRM. Есть ли корреляция между количеством магнитного материала и его использованием в качестве магниторецептора? Может ли магнитный материал D. plexippus служить магниторецептором во время миграций? Из данных о различиях в намагниченности следует, что присутствие магнитного материала у других видов данаид не подчиняется закону «всё или ничего». Тем не менее между мигрирующими и немигрирующими видами обнаруживается достоверное различие.
Полученные результаты не доказывают, что D. plexippus использует магнитный материал для ориентации в геомагнитном поле. Для подтверждения магниторецепции этого вида необходимо дальнейшее исследование поведения бабочек. Сезонные, биогеографические и онтогенетические вариации намагниченности данаид и других чешуекрылых нуждаются в дальнейшем изучении, так же как и вопрос о природе магнитного материала. Интересно было бы также выяснить, нет ли такого материала у других, еще не исследованных видов бабочек. Известно, однако, что у многих чешуекрылых магнитного материала нет (Jungreis, 1982). Для выяснения природы и распространенности биогенного магнитного материала у бабочек необходимы дальнейшие исследования.
Благодарности. Мы благодарим Л. Броуэра и Дж. Калверта из Университета шт. Флорида, а также Л. Миллера и Дж. Миллера из Алин-ского музея, предоставивших нам необходимые образцы и оказывавших всемерную поддержку во время работы. Мы выражаем признательность за критические замечания по первоначальному варианту рукописи Л. Броуэру, Дж. Коэну, Дж. Киршвинку, Л. Миллеру, Дж. Миллеру,
