Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
же в основном представляет собой загрязнение, источник которого пока неизвестен.
Дифракционные картины не позволяют окончательно доказать происхождение частиц магнетита, выделенных из тканей; в их интерпретации необходима определенная осторожность. Мелкозернистые порошки чистого магнетита, например такие, которые предположительно принимают участие в магниторецепции, будут давать идеальные, четкие и однозначные дифракционные картины. Размытость пятен или линий на картинах дифракции ренгеновских лучей и электронов может возникать из-за неоднородности образца. Toy и Менч (Towe, Moench, 1981) предполагают, что размытость картины дифракции электронов на однодоменных кристаллах магнетита, выделенных из магниточувствительных бактерий, обусловлена дефектами в кристаллической структуре. Многодоменные частицы также могут давать размытую дифракционную картину. Поэтому необходимо сочетать идентификацию частиц с определением их доменного состояния. Электронографию и измерение размеров и формы изолированных кристаллов можно проводить на одних и тех же образцах, помещенных на медные сетки. Таким образом, хотя дифракция электронов - более трудоемкая методика, чем рентгенография, именно она, в сочетании с размерами и морфологией, позволяет делать окончательные выводы о происхождении частиц (гл. 6, 20).
4. Обсуждение
Разработанные магнитометрические методы позволяют выявлять и характеризовать объемные свойства магнетита в организме. В настоящее время стало возможным анализировать поликристаллические агрегаты и изолированные кристаллы экстрагированного из магнитных тканей магнетита. Эти исследования позволяют сделать важный вывод: если определить наличие в организме магнитного материала относительно легко, то выявить его происхождение и функцию гораздо труднее. Мы попытались заложить теоретический базис для выяснения, какая форма биогенного магнетита могла бы использоваться, для магниторецепции, а также привели экспериментальные доказательства в пользу предложенной теории. Это позволило рассмотреть целый ряд гипотез об организации магниторецепторных органелл, основанных на магнетите (Kirschvink, Gould, 1981; Kirschvink et al., в печати; гл. 11, 20), что в свою очередь открывает новые возможности для проверки гипотезы ферромагнитной магниторецепции.
Важный результат этой работы-понимание того, что совершенно необходимо на всех стадиях исследования 1) проверять образцы на наличие примесей и 2) следить за согласованностью результатов, полученных различными методами. Убедительной иллюстрацией возможного влияния загрязнителей на результаты магнитометрических измерений могут служить различия между валовыми магнитными свойствами твердой оболочки мозга полосатого тихоокеанского дельфина (Zoeger et
al., 1981), препарата из мозга человека (рис. 5.1) и решетчатой кости пелагической рыбы (гл. 20). Предварительные исследования показали, что магнитные частицы, экстрагированные из опухолей мышей, вероятнее всего, содержат одно доменный магнетит (Kirschvink et al., 1982). В то же время при рентгенографии магнитных частиц из опухоли одного типа было обнаружено чистое железо и, возможно, магнетит. Присутствие в пробе железа противоречит магнитометрическим данным и может быть обусловлено загрязнением образца в процессе экстракции. Имея все это в виду, необходимо доказывать биогенную природу магнитного материала, находящегося в ткани и экстрагированного из нее, независимыми методами.
По данным просвечивающей электронной микроскопии, кристаллы биогенного магнетита в отличие от синтетического и геологического имеют неоктаэдрическую геометрию (Towe, Moench, 1981; Matsuda et al., 1983; гл. 20). Это свойство несущественно для гипотезы магниторецепции, обусловленной магнетитом, но позволяет точно определять происхождение минерала. Из этого факта следует, что различия в свойствах биогенного магнетита возникают в процессе биоминерализации. Вероятно, можно ожидать различий и в химическом составе биогенного и геологического магнетитов. Потенциально важной характеристикой является соотношение изотопов кислорода в биогенном и небиогенном магнетитах (гл. 1). Пока технология и имеющиеся в наличии количества материала не позволяют определять содержание изотопов кислорода в биогенных магнетитах. Существующие в настоящее время масс-спектрометры требуют как минимум около 20 мкг образца, что эквивалентно количественной экстракции магнетита из решетчатых костей по крайней мере 100 особей желтоперого тунца. Избежать загрязнений при такой крупномасштабной экстракции практически невозможно. Для ионного микроанализа могут потребоваться меньшие количества образца, чем для масс-спектроскопии, и мы пытаемся приспособить эту методику для исследования биогенных магнетитов.
С помощью этих методов можно разработать способ выявления биогенного магнетита, потенциально пригодного для использования в магниторецепции. Это не означает, что гипотеза магниторецепции, обусловленной магнетитом, доказана. Тем не менее подход, позволяющий распознавать пригодный для магниторецепции магнетит, может оказаться полезным для предсказания существенных свойств других обнаруженных у многоклеточных включений магнетита. Это весьма важно, поскольку данные включения могут быть предшественниками рецепторного магнетита (Kirschvink, Gould, 1981; гл. 20), а также потому, что необходимо уметь отличать эти две формы друг от друга и от экзогенных загрязнений.
