Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Киршвинк Дж. -> "Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1" -> 122

Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.

Киршвинк Дж., Джонса Д. Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 — М.: Мир, 1989. — 353 c.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка): biogenniymagnetit1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 150 >> Следующая

1. Введение
Изучение поведения животных с очевидностью показало, что некоторые из них воспринимают весьма слабые магнитные поля (такие, например, как магнитное поле Земли). Тем не менее лишь у немногих видов идентифицирован орган, ответственный за магниторецепцию. Известны только два бесспорных случая наличия таких систем-это кристаллы магнетита у бактерий и ампулы Лоренцини у пластиножаберных рыб. Магниторецепция является также, по-видимому, единственным чувством, характерным для животных, аналог которого не проявляется у человека.
Способность воспринимать магнитное поле и отсутствие четко выраженного органа магниторецепции ставит перед учеными проблему, единственную в своем роде. Магниторецепция характерна для столь большого числа видов, что она, по-видимому, представляет собой достаточно общее явление. Основанием для такого предположения и ключом к установлению природы соответствующего органа является и тот факт, что магнетитные кристаллиты часто присутствуют у живых организмов в таком количестве, что в принципе они могут быть ответственны за магниторецепцию, и при этом не выполняют никаких известных функций. Другой механизм магниторецепции, который реализуется у пластиножаберных рыб, основан на использовании индукции Фарадея и не требует наличия магнитных материалов; он может быть характерен и для наземных животных. В целом проблема магниторецепции представляется весьма важной, и при ее решении возможно несколько подходов.
В этой главе мы обсудим возможные формы органов магниторецепции, основанной на магнитной индукции, исходя из ограничений, налагаемых шумами. В тех случаях, когда известны размер и форма
1 Bruce Rosenblum, Roger L Jungerman, Laurent Longfellow, Department of Physics University of California, Santa Cruz, California 95064. Present adress of R.L.J.: Department of Applied Physics, Stanford University, Sanford, California, 94305.
соответствующего органа чувства, можно оценить налагаемые шумами ограничения на пороговую чувствительность. Опыт изучения различных видов рецепции у животных показывает, что природа часто действует при конструировании соответствующего органа весьма эффективно, и во многих случаях такой орган работает как раз на пороге чувствительности, полученном расчетным путем. Мы используем указанную процедуру в обращенном виде и попытаемся определить возможную форму органа исходя из наблюдаемой чувствительности и общебиологических и видовых ограничений.
Сначала мы остановимся на общих аспектах влияния шума на чувствительность, а затем рассмотрим случай теплового шума в рецепторе. Далее мы обсудим вопрос о существовании органа маг ниторецепции, использующего индукцию Фарадея.
2. Влияние шума; общие положения
Любой орган чувства реагирует на воздействие со стороны окружающей среды, например на величину магнитного поля в данном месте, и передает полученную информацию в виде электрического сигнала на более высокий нейронный уровень для переработки, ответа и хранения. Шумом мы называем некий сигнал, одновременно передаваемый по тем же каналам и неотличимый от истинного сигнала, порождаемого окружающей средой. На более высоких уровнях, например на уровне центральной нервной системы, полученная информация сравнивается с данными от других рецепторов или с ранее накопленной информацией, возможно, усредненной по большому периоду времени. Если система достаточно сложна и изощренна, то скорее всего простое и четкое понятие предела чувствительности отсутствует. Поэтому сначала мы рассмотрим систему, в которой нет сложных корреляций или долговременных усреднений. Это упрощение, хотя и не всегда правильное, позволяет получить хорошее приближение для оценки многих простых пороговых эффектов, таких как восприятие слабого звука или света. В этом случае минимальный детектируемый сигнал имеет величину порядка шума. Поскольку мы хотим оценить те ограничения, которые налагаются на орган чувства шумом, нам следует остановиться на шуме, возникающем внутри рецептора. Поэтому мы не будем принимать во внимание «внешний шум», который может «обмануть» рецептор.
Где же возникает в органе магниторецепции тот внутренний шум, который нас интересует? В некоторых органах чувств можно выделить первичный преобразователь, который превращает сигнал, поступающий из окружающей среды, в форму, подходящую для переработки в последующем отделе органа чувства, после чего он передается, скажем, в центральную нервную систему. Примером такого первичного преобразователя является ухо; глаз, напротив, представляет собой почти прямое продолжение центральной нервной системы. В основе такого различия
лежит энергия поступающих квантов. Энергия кванта света достаточно велика, чтобы непосредственно, с помощью электрохимического процесса, индуцировать нервный импульс. Энергия кванта звукового сигнала на пять порядков меньше, поэтому ухо должно иметь некую первичную структуру - макроскопический неквантовый (т. е. классический) преобразователь сигнала для передачи его нервным окончаниям.
Предлагались различные экзотические механизмы, с помощью которых магнитное поле могло бы индуцировать в нейронах нервные импульсы электрическим или электрохимическим путем. Однако энергия квантов, характерная для взаимодействия с геомагнитным полем, чрезвычайно мала и прямая стимуляция нейронных процессов кажется маловероятной. Должен существовать какой-то первичный преобразователь сигнала. Оба обнаруженных в природе магниторецептора (у бактерий и пластиножаберных рыб) действительно имеют такие макроскопические преобразователи. Лежащие в основе их действия механизмы-вращающий момент, приложенный к магнитному материалу, и индукция Фарадея-являются также простейшими и наиболее очевидными с точки зрения физики способами детектирования магнитных полей.
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 150 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed