Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
При свободном вращении кристаллов магнетита в магниторецепторных органеллах и их малой массе они в отсутствие внешнего поля будут ориентированы случайным образом вследствие теплового движения. Поэтому магнитные моменты отдельных частиц будут компенсировать друг друга и их не удастся обнаружить. Таким образом, в магниторецепторных органеллах с магнетитом не будет выявляться никакой естественной остаточной намагниченности, если исследовать их в условиях нулевого окружающего поля при помощи сверхпроводящего магнитометра. При замораживании биологических объектов возможность движения магнитных частиц (если они имеются) исключена. При кратковременном воздействии сильного магнитного поля (более 0,3 Тл) их магнитные моменты могут быть упорядочены и, суммируясь, создадут результирующий магнитный момент-изотермическую (нормальную) остаточную намагниченность насыщения (SIRM).
В наших биомагнитных исследованиях производилось прежде всего измерение SIRM образца. О наличии магнитного материала в образце свидетельствует отношение сигнала образца к фоновому сигналу магнитометра (обозначаемое как сигнал/шум), большее единицы. На это отношение может влиять размер образца: вероятность большого отношения сигнал/шум для крупных образцов выше, чем для мелких. Принимая это во внимание, мы определяли относительную концентрацию магнитного материала (или величину намагничивания) в различных образцах путем деления их моментов на их массу. В этом случае может возникнуть обратный эффект: небольшие образцы с моментами, равными или близкими к уровню фона магнитометра, могут казаться намагниченными сильнее, чем крупные образцы с большим отношением сигнал/шум. Заключение о том, является образец магнитным или нет,
основанное на применении только одного из этих двух способов, будет произвольным. Поэтому мы решили считать магнитными только те образцы, у которых наблюдались и высокое значение отношения сигнал/шум, и высокий уровень намагничивания.
Чтобы выявить магнитный материал с потенциальной магниторецепторной функцией среди других минеральных отложений, мы пытались выделить ткань, имеющую следующие особенности: 1) наличие высокого остаточного магнитного момента (или хорошее отношение сигнал/шум), сконцентрированное в небольшом (по сравнению с другими тканями той же рыбы) объеме, на что указывает большая намагниченность; 2) сходство в анатомическом расположении этой ткани у разных особей; 3) сходство магнитных свойств большого числа частиц, в том числе их коэрцитивности, у разных особей и у представителей разных видов рыб.
Наши первые исследования имели своей задачей определить, есть ли у желтоперого тунца магнитный материал, локализованный в определенном участке тела. Для этого от трех рыб (длиной 40-50 см) брали образцы тканей и органов, в том числе кости скелета и черепа, кожу, органы чувств, внутренности и плавательные мышцы, пользуясь стеклянными микротомными ножами, и обрабатывали их в чистой, свободной от пыли и магнитоэкранированной комнате. Хотя последующему препарированию подвергалась преимущественно «магнитная» ткань, у каждой рыбы исследовались и образцы других тканей. Образцы промывали в воде, подвергнутой дистилляции в стеклянной посуде, замораживали в жидком азоте, помещали в сильное поле кобальт-са-мариевого магнита или в воздушный зазор импульсного соленоида и затем определяли IRM при помощи сквид-магнитометра. Методика изготовления и препарирования образцов ткани в лабораторных условиях описана в других работах (Kirschvink, 1983; гл. 5).
У шести исследованных образцов не обнаружилось ни высокого отношения сигнал/шум, ни высокой интенсивности намагничивания (табл. 20.1). У семи других образцов магнитные моменты были в 10 раз меньше фонового шума магнитометра. Однако благодаря своей малой массе эти образцы обладали высокой намагниченностью. У сердечной мышцы и у глаза магнитные моменты были высокими, а намагниченность-низкой. Дальнейшее препарирование глаза и повторные измерения показали, что моменты, характерные для образцов глаза, не связаны с хрусталиком, сетчаткой и зрительным нервом. Поскольку образцы всех этих тканей либо были явно немагнитными, либо магнитные свойства у них обнаруживались только по одному показателю или не у всех особей, кажется маловероятным, что они могли быть связаны с сенсорным органом. Поэтому мы сосредоточили свое внимание на тех тканях, которые неизменно приобретали в магнитном поле большой магнитный момент.
Высокие значения намагниченности при всех измерениях у всех исследованных рыб были обнаружены только для решетчато-обоня-
тельной кости (табл. 20.1). Диаграмма рассеяния, на которой представлена зависимость интенсивности намагничивания от величины сигнал/шум (по данным табл. 20.1), четко показывает, что решетчатая кость является наиболее «магнитной» среди исследованных образцов. Последующее препарирование этой кости и повторные измерения на материале от разных рыб позволили предположить, что магнитный материал содержится в ткани синуса, находящегося внутри кости.
Таблица 20.1. Магнитные моменты, отношение сигнал/шум и намагниченность образцов тканей и органов желтоперого тунца11
