Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 1 (1989) (1095847), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Бактернальные клетки обладают достаточно большим постоянным магнитным моментом„чтобы они могли поворачиваться н орнентироватьса вдоль сравннтелыхо слабого (5омкТл) |еомагнвтпого поля, несмотря на разупорядочнвакпиес действие броуновского движения. Чтобы т~к~я пассивная компасная ~и~~~~~ работала, магнитная энергия (1»Зсоа(1, где р-магнитный момент клетки, ',/|»харА (., К!хиАа!»й.
О»«!яоп оГ (3ио1о31са( ап4 Р1аиахагу Бсквсеа, Св1»(охи|а !вийи!е оГТасЬво1ок«, рааа|!ава„Са1»!ог»»аа 9!125. Мк Апай ь». и4Иж, 13арагивеп! оГ Еоо)о3у, 0в1«агя!у оГ Нава!1, Нспо1п1»»„На»«а!196322; аих! 3оп|Ь»«аа! Р(аиаь Сеп!ах Ново!и!в !.аЬоха!оху, 1»!ах(авиа! Маг»йе ЯаЬагх Всг«ке„)Чах(опа! Осааи(с аи4 А!п»оарЬагк Ад|и!и»ита!»ов„йово(п1п, 11а»«а1! 96312. "$. $»». гип.чг»$»1»ор$»$«»»$$ил; и»$тцитц а«:ь«с рисслпмхусп«с Р»$с, 11,1, Ъ»»исимг»сть т$»ч»»асти с»риаить»$ии пчел, бахтсрий и»»а»$ор$»с»»ся $»т соотио»$»сии»$ меж»»у магнит»$$»й и тс»$»совой э»$сргимми (функ«их Ла»»жс»»скв). Нссмотр»$ иа боя ьи~ие 1»а»ли »и»$ зи«че»»Я ь»агиит»»ых ь$омсито«, срсдпяя точность с»рис»гга»$ии этих орса»»ит» »о»»»«»ихсгс»$ очс»»ь слиб$», В-иидукция ноля„0-уго»$ между векторами !$ и В) должна быть 'значительно больше тепловой энергии (!$Т, где $$-$»остояиная Больцма- $»а„7'-абсолютная температура).
Разброс отклонеиий направления маг- вктногО момента относительно направления поля задается распределс" $ В'! пнем Больпь$а»$а ехр — — р а средняя стсссиь ориентации вдоль пол»$ йтl опнсьгвастся функцией Ланжаваиа Е4!$В»»Щ = с$1$(1$ВЙ7) — !$77!$В. Ее график представлен на рис. 1!.1. где использовано обозначение у = !$3$!$7, Ка ззом жс рисунке указаны измеренные или предполагаемые значения у для «компасов»» у бактерий„морских водорослей н рабочих пчел, В работах Ггат»Ы с$ а1., 1979 н ГгапЫ, В!а$сстлоге, !9$0 проведено прямое определение магнитного момента типичной магнитотакс$$ческой бактерии на основе данных об объеме магнетита, содержащегося в однодоменных кристаллах. »акой же результат получен а рабоге Ка1- пт»$п, 1981, где сравнивались средние скорости движения бактерии в пояях разной напряженности со с»горостями, вычислен$$ыми с помощь»о функции Ла»»жсвсна.
А»»ало» ичный подход был применен в работе 1 »пз $1е Вытоз е$ а1„19$1 к магнитотаксичоск»$ь$ водорослям, В результате бь».ао найдено„что магнит$$ый момент (и значение у) для водорослей примерно в 10 раз больше, чем для бактерий, И иаконсц, было проведс»ю сравнение точности определенна направле$$ия пчелами с соответству»ошей дисперсией, задаваемой функцией Ланжавена; полученная оценка магнит»»ого момента рецепторов пчел отвечала значению у = 6 (К»гзсЬчп8, 1981). Кесьготря $$а такой широкий разброс значений магнитного момента, среди«я степень ориентации (определяемая функцией Ланжевена) изме- Р».
Ги»»пу~ 'ПГГУИЫЦ ««Л.«Ц'Ш1»УН«ь>»»!и 'РНОЮР~УГЦ«и»иР»~»«,~, ляется незначительно: от 0,$2 для пчел до 0,94 для бактерий и 0,99 для водорослей. Как лагко видеть из рнс. 11.1, «компасные»» оргаиаллы с размерами меныцнмн, чем у пчел. будут ориентироваться в магнитном поле слишком слабо. По-видимому, бактернальные клетки и водоросли должны обладать столь большим магнвтным моментом потому, что иначе вращающий момент (у, и В) будет слишком мал для ссущаствлення быстрой ориентации зтих довольно крупных клеток в геомагпнтном поле (ГгапЫе1, В!а)ипюге, 1980; Елпя $!е Ваггох е$ а1., 1981). Пря зтом на клетки водорослей должен действовать больший враша»оший момент, поскольку их диаметр (- 5-10 мкм) и площадь поверхности з»гачите»ть»$о больше, чем у типичных бактерий (с размерами 1-2 мкм). Применяя зти аргументы к случаю «компаса» малых размеров у пчел, мы можем предположить, что с магнитной частицей илн с цепочкой таких частиц с»»язано в данном стгучае ли$$$ь небольшое количество оргаяичсского материала.
Итак, можно утаерягдать, что способность к ориеитации в ма»нитном поле, проявляемая бактериямв„водорослями и пчелами, согл$суется с ферромаг»гитт»ым механизмом магниторсцепцин. 1.2. ЕМаГНИтНОЕ ЧУВСтВОУ», харак'Щ$изухниеесЯ ВысОеим $МЩЗСШФНИСМ Магнитное чувство, харак геризующееся высоким разрешением, по сравнению со способ»гость»о к ориентации в магнитном поле обнаружено у меньшего числа видов; все же его существование убедительно доказано для многих видов птиц (см.
гл, 22) и рабочих пчел (см, гл. 1$). Объяснить механизм чувствительности к очень малым (< 10 ~) возмущениям геомагнитного поля весьма непросто. Йорк (Уог)ге, 1981) н Кнршвинк и Гоулд (К1гясЫ1п)$, (."гол, 1981) независимо попьггались решить зту задачу в рамках ферромагнитной гипотезы механизма магииторецепцин. Оба подхода аналогичны а том отношении, что $»сноааиь$ на предположении о наличии в Ор»жиязмс животного большого числа магнетитных рецепторов„передающих информацию нервной системе, где она перерабатывается и усредняатся. В принципе количество содержащегося в организме магнетита достаточно для реализации такого способа магннторецепции.
Йорк развивает евой подхол в настоящей книге (гл. 10). В зтой главе мь» рассмотрим некоторые приложения гипотезы, выдвинутон в работе К$гасЬ$а!с, х..»ои1$1, 1981, а также предложим некоторые зксперимеитальиые способь$ ее проверки, Сначала, однако, представляется целегх»образным обсудить различные механизмы, с помощью которых животнь$е могут преобразовывать информацию о геомагнитном поле в форму, необходимую для двух- ияи многокоордииатиой навигации.
Ч. ! $ $.,Ц1$, «виар« в ю$»..: ~нгн~рс вв ч яв«ра~ с;и~иир~ »«, навввннввнн 1ввв ннн «вввв ввнвнтнввв ,Пнрвнннью нвввввв йФием«й нвн вв$гнв нвмвввв1 ныв нвмнавы $$,ннввв' ввввннтнвп нвнввнвна й,нс нанвнввй наг в«нна нвввнвв $ввваав$ннввван$$ввнвввнвннввв»$$) Гнавнтвнннпввнанвввнвнвв н вввв нвнвнвн внвтввнн вввнввв$ Анвнанвнвв нвн ен Г, Гвв«ввнвввмав н ввнвннвнмав кдпд~аю ванн ри,ннннвнвр, $$ йвнвввйвв ване ~вввнвнтв ив в«чнвнвв1н $ нвннй4ваннв мвнннвнвн,нвввввв' н внвннв' адй (Фввввнвннн ннвнтн, автвнтннвваннв ачнннне внв ваавввнвннн ввнвввв ! .'~~'.,! ввпэмввхвввйя ввйщиввя Геомагиввтввмн Орвентв$$$$В,%ля вввинво$НОвввО$ $$»ухяоорлвна нввой «кара вв». 1З. Магнитные ориентиры, использующиеся при построении <<чуВства кзртыэ> Для ОбъЯснекня мсхаввизмэ вчуВствв карты» у жиВОтных Г$рсдлагались рвз3$ичныс Гипь$ наввгапиОкных систем-от «карты знакомой мссткОС- гвв, рассмотренной в работе $$ЭЕСГ„1978, до двухкоординат$юй карты с двумя независимыми компонентами (см., например, ОЦ$пп.
1982). Гипот$ .$Й «МЭГнитнОЙ К4цъть$ зиэкОМОЙ мест$$ос1 и» предполагает, чтО животное создает магнитную топографическую карту местности, характеризующуюся средней напряженностью поля, его локал$.$$ыми градиентами или какими-либо функциями зт$$х двух параметров, в Определяет свое местоположение в незнакомой местности путем экстраполяции этих параметров (Снова!$! С$ Э1„198О), Какие свстсмы могут для этого нспользоваться7 «Чувство карты» может иметь чисто магнитную природу кли формироваться в результате комбина$$$$$$ с другим (илн другими) чувстВОм. Здесь ВозмОЖНО мввожсство Вариа$ггов, каждь$й из котО!$ых, $$ак покаэвво нэ рнс. !!.2, может образовать одну $$э компонент навига$$ио$$- ной «картографической сетки».
Простейшей являстея такая система, в которой используется информация только о величине поля (случай А па рис 11,2). Напряженность поля-это самый простой гсомагннтный параметр, не зависящий от ор$$ентапивв жнввтгкого. Система магввито. репепторных Оргакелл, которые реагируют на напряженность поля, может Обладать чрезвычайно высокой чувствительностью «Уог!$С, !981: Клгас!$т$п!$, БОНИ, !93!).
На следующем уровне каким-та Образом комбивввруются «магнит. н$эе» и «Гравитационное» чувства. Этот вариант, по-вввдвмому, реализу. ется В случае рассмотренного Выше магввкт$юГО компаса птиц, Характеризующаяся высоким разрешением компонента «чувства карты» может формироваться путем отслеживания изменения угла между каптя$влс.
вием $$оля и вертикалью (наклонеиие поля) и послелуво$$$его иктсгриро. вання этого угла по времени (случай Б нв рнс. !1.2), Данная саставля $ Р. $ лаз«$» у«!уР««$ в ч«в«н««Р«в» Р 1 1«»в««Ф«Р~«"Ча«ГОР.~*«4 в ющая «чувства карты», $$о-видимому, характеризуется меньшей чувствительностью, чем компонента, основанная на измерении напряженности полл, поскольку нужно учить$вать шум как магнитной, так к гравита- цноннОЙ снстсм, На следующем и, аероятвво, наименее чувствительном уровне «чувство карты» формируется путем комбинации трех или более компонект, Третьей компонентой может бьвтысомагкнтнос склонение или измске- КИЕ ВЕРтИКаЛЬНОй ИЛК ГОРНЭОптвльвОй СОСТЭВЛЯЮШИХ МаГНИтНОГО ПОЛЯ «Уеая!Су, !947).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
