Пчелы магнетит

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]

Рабочая гипотеза, используемая в поисках рецептора магнитного поля, состоит в том, что оксид железа (возможно, магнетит) является общим элементом сенсорного преобразования у многих животных. Для идентификации и описания сенсорной системы, участвующей в рецепции магнитного поля, важно локализовать и исследовать внутриклеточное железо. К сожалению, такие методы, как сквид-магнитометрия дают мало информации о клеточной локализации в тканях магнитных материалов или материалов, подверженных магнитной индукции. Поэтому для выявления железа в тканях пчел и почтовых голубей мы провели гистологические исследования при помощи световой и электронной микроскопии. Мы надеялись, что такой подход позволит нам выяснить, какая ткань (или ткани) является подходящим кандидатом для сенсорной системы, а также, что в дальнейщем это натолкнет нас на мысль о возможном механизме сенсорного преобразования в этой системе. [c.247]

После того как было обнаружено, что в организме у пчел и голубей содержится магнетит, и были проведены измерения низкотемпературной индуцированной остаточной намагниченности, стало ясно, что эти небольшие животные содержат очень много ( 10 -10 ) однодоменных кристаллов магнетита. Это гораздо больше, чем требуется для детектирования магнитного поля Земли. С чем это связано [c.312]

Недавно в брюшном отделе пчел были обнаружены железосодержащие клетки, однако найденные в них гранулы представляют собой не магнетит, а гидроксид железа, известный как биосинтетический предшественник магнетита. Более подробную информацию о локализации частиц магнетита (как суперпарамагнитных, так и однодоменных), а также более точные поведенческие данные о возможностях детектора нам еще предстоит получить. И лишь после этого мы сможем оправданно обратиться со своими вопросами к нейрофизиологам, усилиями которых почти наверняка и будут получены окончательные ответы. [c.173]

У беспозвоночных ситуация менее однозначна. На основании магнитометрических данных и измерений коэрцитивности было показано, что у пчел магнетит или магнитный материал локализован в брюшном отделе (Gould et ai., 1978), а у бабочек данаид-в голове и груди (Jones, Ma Fadden, 1982). Вполне вероятно, что магнетит может быть найден и у других представителей беспозвоночных. А коль скоро легкодоступные содержащие магнетит структуры удается идентифицировать, то в основном более мелкие размеры беспозвоночных животных по сравнению с позвоночными делают их гораздо более удобным объектом для работ по экстракции магнетита. [c.217]

Невозможность отличить загрязнения экзогенным магнитным материалом от эндогенных частиц и влияние этих загрязнений на результаты биомагнитных исследований сильно сдерживали прогресс в выяснении происхождения и функций биогенного магнетита. Магнетит-это обычный промышленный загрязнитель, и его часто находят на наружных покровах тела или в кишечнике высших животных (Kirs hvink, 1983). Типичные кристаллы магнетита диаметром 100 нм, найденные у пчел и голубей (Gould et al, 1978 Wal ott et al., 1979), обладают магнитным моментом около 0,5фА-м , в то время как 10-микронные пылевые частицы могут иметь момент вплоть до 500 пА м . Магнитный момент [c.209]

При наблюдении в световой микроскоп ткань благодаря контрастирующему красителю выглядит красной, а включения железа - интенсивно синими. Если все операции проводят очень тщательно (используют бидистиллят, очищают все стекла, сосуды для окрашивания и т.д.), то поверхностных артефактов мало. Поскольку железо-широко распространенный элемент и у позвоночных оно участвует в дыхании, его выявление в данной ткани еще не означает, что оно всегда в ней имеется. Очевидно, если железо участвует в сенсорном процессе, то оно должно всегда присутствовать в магниторецепторной системе. Исходя из этого, мы установили следующий критерий положительного окрашивания на железо. Окрашивание должно обнаруживаться в одних и тех же клетках, по крайней мере в десяти последовательных срезах, и в одних и тех же клетках определенной ткани по меньшей мере у пяти различных животных. Позитивное окрашивание при использовании этой методики не доказывает, что обнаружен магнетит, но оно свидетельствует о присутствии железа и его локализации в ткани. Железо, связанное с белками, например в гемоглобине или цитохромных ферментах, никогда не окрашивается. Этот вывод был сделан при попытке окрасить эритроциты голубя или митохондрии в исследуемых тканях. Частицы магнетита окрашиваются так же, как и любые сплавы металлического железа, поэтому в процессе препарирования и окрашивания тканей нельзя использовать никакие инструменты, содержащие железо. Мы наблюдали окрашивание селезенки голубя, которая содержит железо, отщепившееся от гемоглобина. У пчелы (Kuterba h et al., 1982), большая часть железных гранул представлена гидратом оксида железа, например в составе ферритина, и интенсивно окрашивается. Итак, окрашивание ферроцианидом калия является первым шагом при изучении железосодержащих тканей. Эта методика показывает, какие ткани и клетки содержат железо, а также позволяет установить, распределено ли оно диффузно или присутствует в виде гранул. [c.249]

Гоулд и др. (Gould et al., 1978) при помощи магнитометрии обнаружили магнитные свойства у пчел измерение температурной точки Кюри показало, что магнитные частицы, выделенные из высушенных брюшных отделов пчел, представляют собой магнетит. Позднее было установлено гистологическим путем, что клетками, содержащими гранулы железа, являются эноциты, окружающие каждый брюшной сегмент (Kuterba h et al., 1982). Однако в исследованиях изолированных эноцитов при помощи мессбауэровской спектроскопии было обнаружено, что по крайней мере 95% всего железа находится в виде водного оксида железа,а не магнетита. Следовательно, данные о локализации и состоянии железа в тканях пчелы противоречивы. Возможно, что различия в результатах связаны с использованием разных методов сушки длительного обезвоживания при комнатной температуре или быстрого замораживания-высушивания в лиофилизаторе. [c.261]

В заключение необходимо отметить ряд предсказаний, вытекающих из гипотезы магниторецепции, основанной на магнетите. Их проверка позволила бы полностью и окончательно подтвердить эту гипотезу. Важнее всего, пожалуй, детальное изучение микроанатомии рецепторов. Хотя большинство содержащих магнетит структур локализовано у позвоночных по соседству с нервной тканью, фактическая объемная плотность кристаллов составляет лишь несколько частей на миллиард. Все это превращает гистологические исследования в утомительные поиски магнитосомы в стоге сена , даже если использовать методики специфичного к магнетиту окрашивания препаратов или просвечивающую электронную микроскопию тонких срезов. Далее необходима идентификация нейронов, передающих информацию от рецепторов в мозг, и регистрация их ответов на магнитные стимулы. И наконец, для выбора между магнетитным и другими возможными механизмами рецепции нужны специфические лабораторные поведенческие тесты. Например, если бы у пчел удалось выработать условный рефлекс на различение магнитного севера и юга, то эксперимент с импульсным перемагничива-нием позволил бы скачком изменить полярность внутреннего компаса, а следовательно, и выработанную поведенческую реакцию. Это уникальный тест на наличие ферромагнитного компаса, и он уже прекрасно зарекомендовал себя в опытах с магниточувствительными бактериями. К сожалению, большинство животных не способны определять полярность магнитного поля, что делает данный тест неинформативным. Однако существуют и другие возможности проверки гипотезы, открывающие широкие перспективы для будущих исследований. [c.6]

Если последнее предположение справедливо, то это могло бы означать, что и в естественных условиях гипотетический магниторецептор, состоящий из частиц магнетита, находится в динамичном состоянии. Тогда высокое отношение предшественник/магнетит у пчел (Kuterba h et al., 1982) можно было бы объяснить тем, что в магниторецепторе постоянно происходит перестройка частиц магнетита. Это может быть связано с группированием или другими нарушениями расположения частиц магнетита во времени и с необходимостью замены их другими частицами оптимального размера и ориентации в таком случае положение тела человека во время сна может играть роль в поддержании оптимальных характеристик магниторецептора. [c.369]

Наложение сильного магнитного поля примерно в 700 Гс (величина геомагнитного поля около 0,5 Гс) показало, что в организме пчел имеется вещество, сохраняющее остаточную намагниченность, и сосредоточено оно только в тканях фронтальной части брюшка именно здесь и был обнаружен магнетит. Считают (Gould et al., 1978), что пчелы приобретают магнитный импринт в процессе развития, так как вследствие неизменной ориентации ульев геомагнитное поле всегда направлено перпендикулярно телу пчел, развивающихся в ульях. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология