Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
ла в тканях, чем определить, используется ли он вообще и если да, то для какой цели.
В 1981 г. в Сан-Франциско мы организовали симпозиум по биоминерализации магнетита в рамках Американского геофизического союза. Это было связано прежде всего с тем, что большинство исследований в области биомагнетизма проводилось в лабора^риях, традиционно занимающихся изучением магнетизма минералов и палеомагнетизма. Цель этого симпозиума состояла в том, чтобы объединить ученых, работающих над разными аспектами проблемы биоминерализации магнетита; он привлек большое количество ученых разных специальностей - физиков, геологов, биологов. На симпозиуме был поставлен вопрос о том, что литература, относящаяся к этой области биомагнетизма, рассредоточена по самым разным научным журналам-от бактериологических до геофизических, и отсутствует единый источник, к которому можно было бы обратиться, чтобы глубже изучить предмет или получить представление об общем состоянии проблемы. Предлагаемая книга как раз и является попыткой заполнить этот пробел. Разнообразие затронутых в ней вопросов указывает на то, что нам удалось охватить достаточно широкий круг явлений, относящихся к данной теме, и мы надеемся, что в будущем эта книга послужит источником основных ссылок. В монографии рассмотрено большинство аспектов биоминерализации магнетита, детально обсуждаются процессы биоминерализации (гл. 1, 5, 15, 16), физические свойства магнетита, которые ответственны за его отличие от других биогенных оксидов железа (гл. 2), а также вопрос о том, какие параметры геомагнитного поля могут использоваться магниточувствительными организмами (гл. 3). Организмы, чувствительные к геомагнитному полю и в то же время обладающие способностью к биохимическому осаждению ма! петита, весьма разнообразны (гл. 13-25). Хотя ферромагнитная гипотеза магниторецепции была впервые высказана и экспериментально проверена, по-видимому, еще в 1945 г. Густавом Изингом (G. Ising, 1945), теоретическое обоснование она получила лишь в наше время; ее дальнейшему развитию посвящены гл. 10 и 11. В гл. 9 она обсуждается в связи с возможностью использования индукционного механизма магниторецепции. В последние несколько лет был достигнут большой прогресс и в разработке соответствующих лабораторных методик, что позволяет обнаруживать и идентифицировать очень малые (до нанограмма) количества ферромагнитного материала. Сюда входят создание сквидов - высокочувствительных магнитометров со сверхпроводящими квантовыми ин-терферометрическими датчиками (гл. 4), разработка недорогих способов магнитного экранирования (гл. 8), применение методики экстракции магнетита Уокера и др. (гл. 5) и мёссбауэровской спектроскопии в модификации Френкеля и др. (гл. 13), а также постоянно совершенствующейся методики электронной микроскопии (гл. 6, 7, 15). В заключение рассмотрен вопрос о том, можно ли найти следы кристаллов магнетита, образованные магниточувствительными бактериями, в окаменелостях; разные точки зрения на этот счет обсуждаются в гл. 35 и 36. Обнаружение
таких «магнитофоссилий» могло бы объяснить высокую магнитную стабильность многих глубоководных отложений и определить истинный диапазон концентраций кислорода в придонных водных слоях древних морей.
В книгу включена также глава, посвященная вопросу о том, способны ли приматы к биохимическому осаждению магнетита и обладает ли человек магниточувствительностью, сходной с таковой у других животных. Как отмечают редакторы во введении к упомянутой главе, этот последний вопрос породил гораздо больше споров, чем какой-либо другой из рассмотренных в данной книге. Поэтому мы расширили его, включив сюда обсуждение этого вопроса учеными, придерживающимися противоположных точек зрения. Мы предлагаем читателю тщательно изучить этот материал и сформулировать свое собственное мнение с учетом всех имеющихся данных, причем важнее всего то, что такое обсуждение будет способствовать дальнейшему изучению этой трудной проблемы.
Большой вклад в развитие гипотезы магниторецепции, основанной на магнетите, внесли достижения и в некоторых областях науки, отличных от этологии. Один из примеров такого рода - экспериментальное и теоретическое определение размеров однодоменных частиц магнетита (Neel, 1955; Evans, McElhinny, 1969; Butler, Banerjee, 1975). Несомненно, однако, что уникальным и исключительно важным открытием была идентификация магнетита в зубцах хитона (Н. Lowenstam, 1962 а). Последовательная работа по биоминерализации, которую провели Ловенстам и его ученики (Lowenstam, 1963,1967,1974,1980,1981; Towe, Lowenstam, 1967; Kirschvink, Lowenstam, 1979; Lowenstam, Weiner, 1983), открыла новую эру систематических исследований процесса биоминерализации. Обнаружение магнитных свойств у радулы хитона, не получившее в свое время должной оценки, явилось на самом деле первым примером биомагнитного эффекта. Общепринятое же «обоснование» биомагнетизма-измерение магнитного поля, создаваемого сердцем,-было дано лишь в следующем году (Baul, McFee, 1963).
История о том, как Ловенстам пришел к открытию магнетита в зубцах хитона, до сих пор не освещалась в печати, хотя она представляет собой один из наиболее интересных примеров работы превосходного натуралиста. После того, как нацисты дважды не давали ему возможность защитить докторскую диссертацию в Мюнхенском университете (поскольку он был евреем), он в 1937 г. эмигрировал из Германии в США. Во время второй мировой войны Ловенстам несколько лет работал в качестве палеонтолога в Геологическом управлении в Иллинойсе, а затем в Чикагском университете. Поскольку финансирование выездов на полевые работы было скудным, он изучал силурийские рифы в районе Чикаго, куда легко было добраться на общественном транспорте. В результате этих исследований Ловенстам сделал заключение о структуре экологических сообществ в рифах и окружающих отложениях и, основываясь на совокупности ископаемых, которые здесь присутствовали, сумел определить
