Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
вокруг направления внешнего поля & со среднеквадратичным угловым
отклонением (2fcT/j"&) У* • Так как обе стороны зерна (рис.7а). должны
участвовать в закорачивающем мембрану цикле, то такой детектор не может
различать полярнооть, по этой же причине размагничивание не может
изменить реактивность органеллы. Пчелы, голуби и зарянки, как известно,
не воспринимают полярность. Нервная система животного может усиливать
разрешающую способность любого органа вооприятия, интегрируя отклики
большого числа органелл или осредняя выходные сигналы в течение
некоторого временного интервала, или производя и то и другое.
Теоретическая чувствительность при этом ооставляет 4 нТл при времени
осреднения 1 = 35 мс. При Т = 3,5 с голуби способны, по крайней мере
теоретически, различать изменения в 0,4 нТл.
Движение зерна однодоменного магнетита может изменить потенциал мембраны
не только при. замыкании ее в. поперечном направлении, но и открывая и
закрывая ионные каналы (рис.7б). При этом более крупное зерно магнетита
может быть суперпарамагнитным. Молекулы-сателлиты в среде мембраны
(внутри липидного двойного слоя) имеют сердцевину иэ магнети-гового
стержня (минерализованного ядра ферритина) и ориентируются параллельно
напряженности локального поля, создаваемого более крупным кристаллом.
Энергия взаимодействия между молекулами-сателлитами и более крупным
кристаллом должна быть больше ?Т, для чего суперпарамаг-нитные зерна-
оателлиты должны иметь такую форму, чтобы магнйтостатичес-кая энергия за
счет анизотропии формы превышала -fcT . Объем такого кристалла-сателлита
оценивается величиной, эквивалентной объему шара, диаметром 4,8 нм.
Молекула-сателлит, имеющая энергию анизотропии равную 3 fcT ,может быть
образована при преобразовании ядра железосодержащего ферритина диаметром
около 7 нм в магнитный стержень. При суперпарамаг-нитных овойствах более
крупного зерна его момент может менять направление в соответствии с
внешним МП без движения самого зерна, а молеку-лы-оателлиты, взвешенные в
прилегающей мембране, будут поворачиваться в соответствии о моментом
более крупного зерна, открывая и закрывая прилегающие к ним ионные
каналы. Зерна, соответствующие полученным теоретически суперпарамагнитным
размерам, выделены из пчел. Хотя пчелы имеют и однодоменные зерна, уже
одна только суперпарамагнигная фракция может обеспечить чувствительность
около I нТл при усреднении в интервале 3,5 с.
На основании рассмотренных моделей изолированных детекторов возможны
многие варианты моделей магниторецепторов, но во всех случаях тепловая
энергия RT должна быть скомпенсирована энергией взаимодействия J*> & , а
наивыошая отепень чувствительности к МП, которую могут достигнуть
животные, определяется количеством имеющегооя магнетита.
41
Мембрана закрыта
Р и с. 7. А - модель закорачиваемой мембраны при проводящей (а) и
изолирующей (б) ориентации. Б - детектор с симпатическими сателлитами: а
- внешнее поле перпендикулярно мембране; конные поры подвергаются
действию внеиней среды, возбуждающей мембрану с порами; б - внешнее поле
в плоскости мембраны, поры перекрыты
Отталкивание Притяжение
Слабое с силой F
Сильное с силой 2F
tri
пн
ффФфФфФфФ
ФфФфФффф(r)
ФфФфФфФфФ
Р и с. 8. Суперпарамагни-тные упорядоченные скоп-
деления: а - геометрия сла-
Раотяжение joro и сильного притяже-^ с ния и отталкивания двух магнитных
моментов; б,в,г
- преобразователь в виде эластичного стержня; д,е
- конфигурация рецептора, аналогичного ферримагнит-ному датчику; В -
индукция магнитного поля
Сжатие
Слабое
сжатие
Внешний
момент
(r)(r)(r)(r)<$(r)<S>(r)<9 Внешний
в (r)<S(r)<S(r)<S(r)(r)(r)4 шмет (r)(r)<э(r)(r)(r)<э(r)(r)
В другой простой неделя ыагниторецептора однедоневнне нагниты рао-
полояенн в ряд и юс механические моменты суммируются вдоль общей оси. На
каждый домеа с магнитным моментом jT в ГМП действует механический момент,
примерно эквивалентный (jTЬ); весь стержень будет испытывать действие
механического момента, равного [(2.р) ь"]. Каждый кристалл детектора
должен находиться в области одиодсменнсй стабильности (рис.6). При такой
структуре может быть получена любая чувствительность простым наращиванием
числа еднодоменных магнитов. В магниточувствительных бактериях магнетит
образует цепочки, которые не только вовлекают бактерию в общий ряд, но и
управляют полярнсотью каждого вновь образующегося кристалла. Голуби имеют
удлиненный однодоменный магнетит (рис.6), который также может
образовывать детектор торсионного типа. Уотойчивая природная оотаточная
намагниченность групп пчел, вероятно, отражает ориентацию куколок в сстах
перед выходом из них пчел, что подтверждает указанный тип процеоса
магниторецепцни. Детектор торсионного типа в принципе позволяет различать
север и юг.
Следующий вариант магниторецептсров построен на представлении об
упорядоченных скоплениях суперпарамагнитных зерен. В результате
магнитного взаимодействия на два соседних супермагвитных зерна действует
