Магнитная восприимчивость организмов - Павлович С.А.
Скачать (прямая ссылка):
Следует отметить, что до сих пор исчерпывающих сведений о регионах распространения магнитотаксических бактерий нет, но с большой вероятностью можно сказать, что они явились основным поставщиком магне-
тита в коре Земли, которая формировалась одновременно с геомагнитным полем.
Теперь установлено (Frankel, 1979; Blakemore et al., 1979), что популяция бактерий, обладающих магнито-таксисом, содержит небольшое количество особей, у которых отсутствует магнетит, а по данным D. L. Balkwill et al. (1980), цепей магнетита не имеют 19% клеток. Более того, при выращивании магнитотаксических бактерий в синтетических средах с ограниченным содержанием железа (3,6 мкМ) они утрачивают магнетит или содержат его в таком ничтожно малом количестве (1/10—1/20 часть), что не реагируют на изменение напряженности магнитного поля (утрачивают магнито-таксис).
В целом магнитные клетки популяции содержат в 10 раз больше железа, чем немагнитные, и в 100 раз больше, чем другие виды бактерий, культивированные «а солевой среде с наличием железистой соли хинной кислоты.
В последнее время показано, что образование магнетита не является простым процессом минерализации, как это происходит в природе при вулканических извержениях или формировании горных пород, а осуществляется биогенным путем. В частности, в зубах хитонов он появляется не сразу (Towe, Lowenstam, 1967; Kirsch-vink, Lowenstam, 1979). Вначале зубы моллюсков состоят из бесцветного органического остова, сформированного одонтобластами. На второй стадии зубы хитонов покрываются феррогидритом (5Fe203-9H20) и приобретают коричневый или красно-коричневый цвет. Магнетит появляется на третьей стадии и в количественном отношении увеличивается вплоть до завершающего этапа развития зубов. Накопление магнетита визуально проявляется сменой коричнево-красного цвета на черный.
Полностью минерализованные зубы покрыты эпителиальными клетками и тонкой пленкой феррогидрита, разделены тонкими прослойками (<0,05 мкм) органического матрикса и выглядят, как медовые соты с плотно упакованными относительно друг друга кристаллами (доменами) магнетита размером 0,1 мкм.
Ввиду такого строения зубов намагниченность магнетита характеризуется слабой устойчивостью к размаг-
ничиванию переменным магнитным полем (12 мТ). Наоборот, изолированные зерна магнетита довольно устойчивы к размагничиванию. Так, для размагничивания породы, содержащей магнетит, недостаточно даже 40 мТ.
По данным Н. A. Lowenstam (1967), предшественником магнетита является феррогидрит. Трансформация последнего в магнетит происходит в клетках наружного слоя эпителия радулы, плотно соприкасаемой с поверхностью зуба, и контролируется несколькими фермента-, ми. То же можно сказать о Формировании магнетита у магнитотаксических бактерий. Как справедливо отмечают Т. Т. Moench, W. A. Konetzka (1978), трудно представить, что железосодержащие интрацеллюлярные включения являются продуктом простого окисления Fe2+. Да и возможно ли образование такого количества железосодержащих соединений в процессе энергообмена?. Ведь для синтеза 1 г магнетита, как считают эти авторы, потребовалось бы окислить 1300 г железа.
Другую гипотезу высказывают К. М. Towe, Н. A. Lowenstam (1967), J. L. Kirschvink, Н. A. Lowenstam (1979), допуская, что магнетит образуется вследствие биохимического превращения в тканях радулы ферритина и гемосидерина. Кстати говоря, ферритин может обнаруживаться даже в зубах млекопитающих. В частности, М. P. Frank et al. (1960), Е. J. Roith (1961), E. J. Runham (1963) обнаружили его в амелобластах резцов крыс, прилегающих к зоне полного созревания эмали. Как и в радуле хитона, глыбки ферритина имели диаметр 60 А и были окружены мембранами. Правда, роль железа в эмалевом органе остается неизвестной. По мнению Н. A. Lowenstam (1967), у хитона, как и у магнитотаксических бактерий, магнетит является биологическим компасом.
Зубы различных видов хитонов состоят из 65% магнетита и 35% гидроферрофосфата, в среднем содержат
4,7-10~5 г магнетита с уровнем природной намагниченности, примерно равной 0,1 Ам2/кг, что намного ниже значения насыщения (93 Ам2/кг). Представляется, чтб высокую намагниченность морских осадков в основной обусловливают хитоны и магнитотаксические бактерии.
3.2. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАВИГАЦИИ ОРГАНИЗМОВ
Навигация включает прежде всего ориентацию, т. е. определение направления необходимого движения, а также установление местоположения исходного и конечного пунктов движения.
Первое предположение о возможности использования геомагнитного поля как источника навигационной информации птиц было сделано известным русским академиком А. Миддендорфом в 1855 г.
Почти 100 лет эта гипотеза оставалась вне поля зрения экспериментаторов. Внимание к ней привлек Н. L. Yeagley (1947), который отметил резко выраженное нарушение ориентации в пространстве у домашних голубей, окольцованных маленькими магнитиками. В сравнении с контрольной группой птиц, к которым прикреплялись пластинки меди, примерно треть «магнитных» голубей, выпущенных вдали от места их обитания, достигали гнездовий с большим опозданием, а некоторые из них в голубятню так и не возвращались. В последующем воспроизвести эти опыты не удалось (Yeagley, 1951) из-за несовпадения, как теперь думается, погодных условий экспериментов, что надолго задержало исследование навигации птиц по геомагнитному полю.
