Магниторецепция

Надо помнить также о наличии многих первичных механизмов биологического действия магнитных полей (например, ЭДС, индукция). Авторы признают, что имеется магниторецепция без участия магнетита (например, у электрических рыб) и что биогенный магнетит может не иметь отношения к магниторецепции (например, у неподвижных форм жизни). Как и во всякой новой области знаний, в биомагнетизме еще много нерешенных проблем, но основная идея о наличии магнетитовой магниторецепции оказалась плодотворной. Ее появление тесно связано с развитием сверхчувствительной магнитометрии на основе сквидов, созданием экранированных помещений, использованием немагнитных материалов в исследованиях. [c.6]

Вопрос о том, как мигрирующие животные находят дорогу, будучи в незнакомой местности, издавна волновал людей, а в последние десятилетия он стал предметом плодотворных исследований. Используют ли живые организмы магнитное поле Земли при навигации Начиная по крайней мере с середины прошлого века этот вопрос неоднократно то привлекал к себе внимание, то снимался с повестки дня. Вообще говоря, эта проблема находилась вне основного русла научных исследований по двум причинам во-первых, из-за невоспроизводимости многих поведенческих опытов, которые, как вначале предполагалось, свидетельствуют о наличии магнитного чувства во-вторых, из-за теоретических трудностей, возникающих при попытке биофизиков понять, как может функционировать соответствующая сенсорная система. Однако с середины 60-х годов в связи с развитием этологии (науки о поведении животных) и благодаря исследованиям, проведенным на пчелах и птицах, стало ясно, что геомагнитное поле все-таки используется ими в определенных условиях. По мере обнаружения все большего и большего числа животных, обладающих подобными свойствами, вновь возник старый вопрос о механизме магниторецепции. Из различных вариантов,, предложенных для объяснения способа преобразования информации о геомагнитном поле нервной системой, лучше всего широкий круг наблюдаемых эффектов объясняет, по-видимому, гипотеза магниторецепции, основанной на магнетите. Она подробно обсуждается в данной книге, хотя в чистом виде наличие этого механизма доказано только для бактерий, обнаруживающих магнитотаксис. [c.8]

В последнее время было убедительно доказано, что у различных организмов-от бактерий до позвоночных - выявляются поведенческие реакции на изменения геомагнитного поля или лабораторных полей, сравнимых с ним по величине. Это свидетельствует о том, что геомагнитное поле и воспринимается этими организмами, и является существенным компонентом их среды обитания. Некоторые из изученных организмов, так же как и другие, которые еще предстоит исследовать в отношении способности к магниторецепции, содержат микроскопические частицы магнетита, по-видимому, связанные с нерв- [c.63]

В настоящее время стало ясно, что независимо от того, каким именно образом осуществляется магниторецепция, геомагнитное поле следует рассматривать как фактор окружающей среды, имеющий потенциальную значимость для разных таксономических групп. Ниже перечисляются некоторые из наиболее очевидных путей взаимодействия организма с геомагнитным полем. Относительная устойчивость поля в экологическом (в отличие от эволюционного) масштабе времени в сочетании с его географической аксиальной и экваториальной симметрией создают условия для ориентации и навигации. Кроме того, поле испытывает возмущения из-за локальных и региональных изменений в литологии и топографии. Поэтому такие формы рельефа, как горы, острова, побережья и некоторые локальные области спокойного рельефа, можно опознать по особенностям магнитного поля. [c.64]

Обнаруживаемый в клетках и тканях магнетит представляет собой часть недавно описанного класса биогенных минералов. Этот магнетит рассматривается в качестве возможной материальной основы магниторецепции у живых организмов. Само по себе обнаружение магнитного материала мало что дает для понимания как процесса биоминерализации, так и роли этого материала в магниторецепции. Для дальнейшего прогресса необходима разработка методик, позволяющих различить магнитные загрязнения и биологические отложения в тканях. И лишь после этого можно приступить к проверке гипотез о природе и роли магнитного материала. [c.222]

Данная глава посвящена специальной форме магнетита, которая, как предполагают, используется для магниторецепции. Кроме того, мы попытались здесь установить, чем этот магнетит отличается от геологического и синтетического. Описаны методы детектирования и определения магнитных свойств материала, позволяющие отличать его от [c.222]

ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ РАССМОТРЕНИИ ИНДУКЦИОННОЙ ГИПОТЕЗЫ МАГНИТОРЕЦЕПЦИИ [c.293]

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 [c.293]

Ч. III. Магниторецепция теоретическое рассмотрение [c.294]

Сначала мы остановимся на общих аспектах влияния щума на чувствительность, а затем рассмотрим случай теплового щума в рецепторе. Далее мы обсудим вопрос о существовании органа магниторецепции, использующего индукцию Фарадея. [c.294]

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 [c.294]

Индукционная гипотеза магниторецепции 295 [c.295]

Прежде чем пытаться анализировать индукционный способ восприятия магнитного поля, рассмотрим механизм магниторецепции, основанный на использовании магнитных материалов. Он изучен более детально и обсуждается в следующей главе. [c.295]

То, что магнетитные кристаллиты в самом деле могут быть ответственны за магниторецепцию у животных, показано только для бактерий. Тем не менее известно, что такие материалы способны обеспечить наблюдаемую чувствительность к геомагнитному полю, а возможно, и более высокую чувствительность. В следующем разделе мы обсудим, может ли обладать необходимой чувствительностью индукционный магниторецептор, и попытаемся оценить характеристики соответствующего органа. [c.296]

Орган, ответственный за индукционную магниторецепцию [c.296]

Индукционная гипотеза магниторецепции 297 [c.297]

Индукционная гипотеза магниторецепции 299 [c.299]

Индукционная гипотеза магниторецепции [c.301]

Объем черепа птицы равен примерно 1000 мм . Следовательно, даже при отнощении сигнал/щум, равном единице, значительная часть объема мозга при малых г будет занята катушкой. Магниторецепция, по-видимому, не является для птиц жизненно важной функцией, так что соответствующий орган не может быть больше по размерам, чем органы зрения или слуха. Поэтому области с г 1 мм (объем более 300 мм ) можно не рассматривать. [c.301]

Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о био-Б63 магнетизме В 2-х т. Т.1 Пер. с англ./Под ред. Дж. Кирш-винка, Д. Джонса, Б. Мак-Фаддена.-М. Мир, 1989.-353 с., ил. [c.4]

При изучении магнетизма горных пород определяют, как магнитные свойства минералов зависят от их состава, размера кристаллических зерен и их формы. Развитие этой области шло параллельно с исследованиями истории магнитного поля Земли (палеомагнетизмом) оно заложило основы для понимания механизмов сохранения горными породами памяти о магнитных полях, существовавших в прошлом. Магнетиту как широко распространенному в горных породах минералу, придающему им магнитные свойства, посвящено очень много экспериментальных и теоретических исследований, значительно больше, чем какому-либо другому минералу его свойства описаны Бенерджи и Московитцем в гл. 2. Эти ферримагнитные свойства отличают магнетит от других оксидов железа биогенной природы, поэтому при изучении опосредованной магнетитом магниторецепции им уделяется особое внимание. Например, электронно-микроскопические исследования показали, что только магниточувствительные бактерии образуют кристаллы [c.13]

Одной из главных целей биомагнитных исследований является выяснение природы биологических магниторецепторов. Как следует из названия этого тома, основное внимание исследователей в настоящее время сосредоточено на биогенных материалах, которые могут обладать постоянной или индуцированной намагниченностью. Однако с теоретической точки зрения нужно рассмотреть и другие материалы. Поскольку на движение любого электрического заряда влияют магнитные поля, в качестве потенциальных механизмов магниторецепции следует рассматривать ионные и электронные токи, имеющиеся внутри организмов. Помимо этого биомагнитные исследования должны включать в себя изучение электрорецепции, поскольку магнитное поле, направление или величина которого меняется во времени, всегда сопровождается электрическим полем (закон Фарадея), и организм, движущийся в магнитном [c.65]

На примере трех статей, опубликованных в 1984 г., можно видеть, как могли бы измениться и техника эксперимента, и его интерпретация, если бы материалы этой части данной книги были в распоряжении авторов статей. В первой из них магнитный материал был экстрагирован из тканей головы небольшого позвоночного посредством кипячения. Во второй сообщается о сравнительно крупных многодоменных частицах вулканического магнетита, обнаруженного в зассиШз (часть внутреннего уха) простейшего позвоночного, и высказывается предположение, что они использовались этим животным для магниторецепции. Третья группа исследователей, изучавшая препараты небольшого позвоночного, зафиксированные органической смолой, с помощью обычных палеомагнитных методов зарегистрировала большую остаточную намагниченность и пришла к выводу, что железо, обнаруженное при гистохимическом анализе препаратов, также может использоваться в процессе магниторецепции. [c.145]

Рассмотрение химических и магнитных свойств магнетита и физических основ магниторецепции предполагает другие объяснения результатов всех этих экспериментов. Очень мелкие частицы магнетита легко окисляются до маггемита, гематита и других оксидов железа, особенно при повышенных температурах. Поэтому в упомянутом процессе экстракции магнетит вряд ли оставался в той же форме, какую он имел в организме животного. Крупные многодоменные частицы магнетита в природных образцах обладают малым магнитным моментом и могут намагничиваться только в достаточно сильных магнитных полях, так что участие в магниторецепции обладающих большой массой и малым моментом многодоменных частиц, поведение которых в вязкой среде в основном определяется гравитационными силами, представляется мало- [c.145]

Пока у нас нет доказательств, что магнетит может естественным образом попадать из кишечника или внешней среды в кровжое русло, а затем транспортироваться туда, где его обнаруживают. Вероятнее всего, используемые для магниторецепции частицы синтезируются (преимущественно ферментативным путем) в самом организме. Можно ожидать, что вследствие высокой специфичности ферментативного синтеза биогенный магнетит содержит очень мало примесей, характерных для магнетита геологического происхождения или металлов, используемых для получения сплавов на основе железа (Lowenstam, Weiner, 1983). Таким образом, разумно предположить, что пригодные-для магниторецепции частицы магнетита можно отличить от геологических и синтетических магнетитов по их физическим и химическим свойствам. [c.210]

Изобразив на одном графике результаты экспериментов по искусственному намагничиванию в переменном поле, можно получить довольно полную информацию о природе магнитных частиц. Для однодоменных кристаллов-наиболее вероятных кандидатов на участие в магниторецепции - намагничивание и размагничивание происходит в относительно узком диапазоне величин приложенного поля. В тех случаях, когда все частицы имеют размеры одршочных доменов и однородно распределены по объему образца, две кривые представляют собой зеркальные отражения друг друга при одних и тех же напряженностях внешнего поля. Если кристаллы расположены достаточно близко друг к другу и могут взаимодействовать между собой, то приобретение остаточной намагниченности затрудняется, а размагничивание переменным полем облегчается ( isowski, 1981). Таким образом, асимметрия этих [c.214]

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, Moen h, 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). [c.220]

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 (Kirs hvink, Gould, 1981 гл. 20), а также потому, что необходимо уметь отличать эти две формы друг от друга и от экзогенных загрязнений. [c.221]

Гипотеза матниторецепции, основанной на использовании магнетита,- только одна из многих, предложенных с начала нынешнего столетия, однако лишь в последние несколько лет она стала всерьез рассматриваться при объяснении механизма магниторецепции у животных. Это произошло благодаря выявлению магнетита биологического происхождения в тканях многих животных, увеличению числа животных, у которых обнаружена чувствительность к магнитному полю Земли, и осознанию того, что магнетит может служить реальной основой магнитотаксиса у бактерий. Пример с бактериями показывает, что живые организмы способны очень просто решать проблему детектирования направления магнитного поля. В самом деле, всю проявляемую организмами чувствительность к направлению поля можно объяснить наличием лишь нескольких образований, подобных магнитосоме, связанной с клетками волосков. Однако детальный механизм работы сенсорной системы на основе магнетита нам неизвестен, и это еще более усложняет объяснение наблюдаемой у животных чувствительности к малым геомагнитным флуктуациям и локальным магнитным аномалиям (величина которых может составлять всего 0,1% от фонового поля). [c.292]

Изучение поведения животных с очевидностью показало, что некоторые из них воспринимают весьма слабые магнитные поля (такие, например, как матнитное 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. [c.293]

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. [c.293]

Магнитные материалы, с помощью которых может осуществляться магниторецепция, скорее всето представляют собой магнитные диполи в виде кристаллитов размером до микрона с высоким содержанием железа или других переходных элементов. Эти кристаллы должны быть каким-то образом связаны с нервными окончаниями. О морфологии, размере и составе индукционного рецептора известно меньше, чем о рецепторе, основанном на использовании магнитных материалов. Прежде чем пытаться установить все эти характеристики индукционного органа, мы сопоставим два указанных механизма. [c.296]

Птицы или другие наземные животные в отличие от рыб не способны к индукционной магниторецепции. У рыб электрическая цепь состоит из канала ампулы, электрорецептора и внешней среды (морской воды). Поскольку сопротивление внешней цепи сравнительно невелико, существенная часть ЭДС приходится на электрорецептор и эффективно используется. Показано (Rommel, M leave, 1973), что с увеличением сопротивления внешней цепи чувствительность уменьшается. У аналогичной детектирующей системы в воздушной среде по существу вся ЭДС приходилась бы на воздушный участок цепи, а ЭДС на электрорецепторе была бы ничтожно мала. Поэтому индукционная система в данном случае должна замыкаться в теле животного. [c.297]

Биогенный магнетит и магниторецепция Новое о биомагнетизме Т.2 (1989) -- [ c.147 , c.165 , c.186 , c.188 , c.189 , c.190 , c.191 , c.208 , c.209 , c.210 , c.215 , c.216 , c.220 , c.221 , c.221 , c.222 , c.223 , c.224 , c.231 , c.259 , c.261 , c.263 , c.278 , c.282 , c.287 , c.300 , c.306 , c.316 , c.317 , c.337 , c.368 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология