Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Запев, Маогяааоп, 1982. г' Статистически зиачимпя зепичяиа, Р < 0,05. з' Статистически значимая величина, Р < 0,01. апалачиколской популяции (Флорида) была измерена намагниченность как живых, так и законсервированных особей.
В отличие от относительно высокой ХйМ (1,2 1О 9 А мз), обнаруженной у пчел (Сгоц!й ег а1., 1978), у 12 р!ех!ррия из района Апалачиколы был найден меньший, но значимый уровень естественной намагниченности (х = 1,91 1О 'о А м', )9 = 3). Только что пойманных особей консервировали на несколько дней замораживанием, затем препарировали и помешали в сильное магнитное поле. Среднее значение 1КМ этих образцов составило 1,75 1О 9 А мз, и направление вектора намагниченности совпадало с направлением приложенного поля. У консервированных особей из других мест обитания (табл.
19.1) тоже выявлялась слабая ХКМ. Однако после намагничивания в сильном поле средние значения индуцированно- Таблица 19.1, Иидуцироваииая 1ВМ очищенных препаратов Вапаиз р)ех!рриз и других бабочек-данаид" 184 Ч. !К Магниторег)епг!ил и магнитные минералы го магнитного момента составили 2,98. 10 э А м' (Сальвадор), 2,21 х х 1О ' А м' (Оахака, Мексика) и 1,27.
10 ' А м' (Чьяпас, Мексика). Из этих результатов видно, что особи из различных популяций имеют относительно высокий уровень 1КМ и, следовательно, большее по сравнению с другими видами данаид (см, ниже) количество магнитного материала. Для оценки различий в намагниченности у разных видов данаид была определена намагниченность тщательно очищенных и препарированных экземпляров !З, д!!!ррид !.уеогеа Необеа и !1. Рй!!епе (табл. 19.1), Средние значения 1КМ у этих бабочек составили 0,78 !0' ~, 0,52 1О и 0,09 10 э А м' соответственно, Анализ на основе модели 1 АХОЧА показал, что эти различия статистически значимы как при сравнении разных видов (отмечены индексом" в табл.
19.1, Р < 0,01), так и при сравнении отдельных популяций вида (з. р!ех!Ррах (отмечены индексом" в табл. 19.1, Р < 0,05). После дальнейшего анализа данных по критерию Стьюдента — Ньюмена- Келса выяснилось, что по ипдуцированной 1КМ (Э. р!ех!Ррих достоверно отличается от трех других видов, а различия между этими тремя видами недостоверны (Р < 0,05); популяции !). р!ех!ррах из Сальвадора и Мичоакана оказались статистически различимыми (Р < 0,05). Однако ввиду малых размеров выборок нужна известная осторожность в интерпретации полученных результатов, и требуются дальнейшие исследования в этом направлении, в том числе изучение сезонных, географических и видовых вариаций. Приведенные результаты интересны хотя бы потому, что вместе с данными о Р. р!ех!Ррил они дают представление о масштабах различий намагниченности у исследованных данаид. 7.
Поиытки охарактеризовать магнитный материал ° Для выяснения природы магнитного материала, ответственного за индуцированную 1КМ Р. р!ех!рриз, и его доменной структуры использовалось несколько подходов, К сожаленикэ, полученные нами результаты не слишком определенны; пока мы можем лишь сказать, что этот материал — скорее всего магнетит, однако ни один из наших тестов не позволяет однозначно судить о состоянии этого магнетита и о его доменной структуре.
Вначале мы попытались непосредственно выделить частицы магнитного материала, воспользовавшись методикой Уокера и др. (см. гл. 5). Около двух дюжин тщательно очищенных бабочек (голова, грудь и брюшко; крылья и ноги удалены) поместили в концентрированный раствор гипохлорита (имеющийся в продаже отбеливатель). Через несколько дней большая часть белков и липидов растворялась, и относительно инертный остаток в основном состоял из содержащего хитин материала, плавающего на поверхности.
Затем, чтобы собрать 19. Биомагнетизм бабочек 185 частицы магнитного материала, мы поднесли к этому раствору постоянный магнит, создающий поле 5.!О ' Тл. Однако сконцентрировать какие-либо видимые невооруженным глазом частицы таким образом не удалось. Затем плавающий на поверхности хитиновый материал удалили, а оставшуюся жидкость переносили пипеткой на предметные стекла и высушивали на воздухе. Попытки обнаружить с помощью светового микроскопа под масляной иммерсией какие-либо видимые частички магнитного материала также не увенчались успехом. Более того, рентгеноструктурный анализ сухого остатка не выявил в нем присутствия какой-либо магнитной минеральной фазы. Возможно, эта неудача связана с недостаточным числом использованных бабочек -в них могло быть слишком мало магнитного материала, чтобы обнаружить его под микроскопом или с помощью рентгеновского днфрактометра.
Мы попытались выяснить природу магнитного материала косвенным путем-с помощью низкотемпературных экспериментов. Сначала пять отмытых бабочек были заморожены до температуры жидкого азота ( — 196'С) и помещены в магнитометр при комнатной температуре, К телу бабочки была прикреплена термопара, с помощью которой регистрировали изменение температуры во времени, Затем мы вновь замораживали этих бабочек, быстро помещали их в магнитометр уже без термопары и следили за изменением намагниченности. В этих опытах значительное падение намагниченности было зарегистрировано в момент, соответствующий нагреванию до температуры около — 150'С.
Такое явление наблюдали также в опытах с пчелами (Ооп!д е1 а1., 1978, р, 1028). Авторы цитируемой работы пишут; «Наличие магнетита у трех живых пчел проверялось путем замораживания их в жидком азоте до — 196'С и последующей регистрации остаточной намагниченности при нагревании до температуры выше изотропной точки магнетита ( — 143'С).
Во всех случаях намагниченность образцов несколько уменьшалась при этой температуре. что указывает на присутствие в образцах магнетита...» (см. Огйпи е1 а1., 1964; 1.еи, МегП11, 1978). Таким образом, результаты опытов с бабочками-данаидами и с пчелами сходны и указывают на возможное присутствие магнетита. Для выяснения размеров частиц и доменов необходимы дальнейшие исследования. 8. Заключение и выводы Исходя из представленных выше новых данных и из результатов, полученных ранее ()опек, Масгаддеп, 1982), мы пришли к заключению, что в организме бабочек 17. р/ех(ррих содержится биологически синтезируемый магнитный материал. Он сосредоточен в основном в грудном отделе и синтезируется ш ч(чо на стадиях куколки и раннего имаго.
Яйца и гусеницы не содержат магнитного материала. У 11, р/ех(ррш магнитный материал, по-видимому, представляет собой магнетит, хотя окончательно это не доказано. В отличие от трех других, относительно оседлых, видов данаид бабочки из нескольких аллопатрических популя- 18б Ч. )и )Вуагнитареце~ция и магнитные минералы ций Р. р!ех!рриз неизменно демонстрировали высокий уровень 1КМ. Есть ли корреляция между количеством магнитного материала и его использованием в качестве магниторецептора? Может ли мапвитный материал Р.
р!ех!ррив служить магниторецептором во время миграций? Из данных о различиях в намагниченное~и следует, что присутствие магнитного материала у других видов данаид не подчиняется закону «все или ничего». Тем не менее между мигрирующими и немигрирующими видами обнаруживается достоверное различие. Полученные результаты не доказывают, что Р.
р!ех!рриз использует магнитный материал для ориентащии в геомагнитном поле. Для подтверждения магниторецепции э~ого вида необходимо дальнейшее исследование поведения бабочек. Сезонные, биогеографические и онтогенетические вариации намагниченности данаид и других чешуекрыльвх нуждаются в дальнейшем изучении, так же как и вопрос о природе магнитного материала. Интересно было бы также выяснить, иет ли такого материала у других, еше не исследованных видов бабочек. Известно, однако, что у многих чешуекрылых магнитного материала иет ()ппйге!з, !982). Для выяснения природы и распространенности биогенного магнитного материала у бабочек необходимы дальнейшие исследования. Благодарности.
Мы благодарим Л. Броуэра и Дж. Калверта из Университета шт. Флорида, а также Л. Миллера и Дж. Миллера из Алин- ского музея, предоставивших нам необходимые образцы и оказывавших всемерную поддержку во время работы. Мы выражаем признательность за критические замечания по первоначальному варианту рукописи Л.
Броуэру, Дж. Коэну, Дж. Киршвинку, Л. Миллеру, Дж. Миллеру, Н. Уильямсу и К. Уилкинсу. Данное исследование субсидировалось )ч)1Н В!отпев(!са1 Огапьз о( йе в)п!чегз!!у о( Е)оп!!а. ТЫв !в Соп!пЬцбоп )ч)о. 5 (гош йе ()и!четв!(у оГ Е!огв1а Ра1еошайпебс ЬаЬогагогу. Литература Ва!сес К Я., Ма!Асс АС. (!982). Макпебс сопврам вепве !и йе 1аске уе)!оп ппдесчбпк юо!Ь, )ч'ос!на рсоа«Ь« 1.„Аппп. ВеЬач., 30, 543 — 548. Вса»ес 1.. Р. (1977). МопассЬ пйкса!!оп, )Ча!. Н!в!., 87, 40 — 53.
С!ась Л. Н. (1941). Хо!ез оп воюе )Чогй зпс( М«Ы!е Агаепсап дзпв!с( Ьппесй!ев, Ргос. 1!. Я, Ыав!. Мпв., 90, 531 — 542. Руег К С'., Са«Ы Х 1,. (1981). Нопеу Ьее опеп!збоп: А Ьзс)спр вув!ею !ос с!опс)у азу«, Яс!енсе, 214, 1041 — !042. Соссе И'.$., ри!!ес М. (!97б). Мзяпе!оюе!есв пппк КГ«(пчеп ЗО(31Р8 зпс) йе!с вррйса!юпв !и гос1с гаакпебпп зпд рз!еогазкпе!!зпх Кеч. Оеорьув. Брасе РЬув., 14, 591-б08. Саи!4 1. !...
К(свсьчгп)с .!. !... РеЯеуес К. К (1978). Веев Ьвче юакпебс гевпзпепсе, Яс1епсе, 201, 1026 — 1028. .!ансс Р К, Масрай(сн В Х (!982). 1пв)псес) пвзкпебхабоп !и йе пзопзссЬ Ьпг!егйу, Ранит р!ех(ррю (1пвес!з, 1.ер!бор!есз), 3. Ехр. Вю!., 9б, ! — 9. уиндсеп Я. А., 1982. Вюпвакпебввс А резв!Ые опеп!абоп спесЬап!пп !и ю!8сз!!пк апб поп-ппясабпк (пвес!и, 13прпЫВЬед Мав!ес'в !Ьез!з, 13шчесвйу о! Нопс)а, Озюевмйе, )9. Биомагнетизм бабочек 187 Геи 8., Меггч!! Я. 7; (1978). Ргорегв!ев оГ в!п8!ег)опга!п, рвепг)о-в!п81ег)оп!а!ги апг) пгпИЫогпа!и гпа8пег!ге, 1. взеорйув. Кев., 83, 309 — 323. Гонта!ига Н.А. (198!). М!пега!в Гоггпеб Ьу огбап!впы, Бс!епсе, 211, 1126 — 1131. Ог(гпа М., Огана М., А)!иного 8.
(1964). Еою гегарега!пге сЬагас!епвбсв оГ гетапеп! гпа8пебга!гоп оГ пга8пе!!ге, 1. взеопга8п. Сеое1есгг., 16, 165-177. «ВГ(гзс6)го я., )9обг О., и6!гзсб)го И', (198!). Р!8еопв югЬ а г)еГгс!еп! вап согправв аве ГЬе пзабпейс согарав, 8с!епсе. 214, 343 — 345. Глава 20 МАГНИТОРЕЦЕПЦИЯ И БИОМИНЕРАЛИЗАЦИЯ МАГНЕТИТА У РЫБ Майкл М, Уокер, Джозеф Х Киршвинк, Эндрью Э. Дайзон' 1. Введение Мно~ие животные, относящиеся к различным таксономическим группам, реагируют на какой-либо один или несколько разных параметров геомагнитного поля (Кее!оп, 1971, 1972; Глпг)ацег, Магйп, 1972; %й!вой)со, !972; %а!со!1, ввгееп, 1974; Магбп, Гвпг)апет, 1977; (Гц!пп, 1980; %йгвсй)со ег а1., 1981). Это могут быть реакции либо на направление, либо на величину магнитного поля. Магнитные «компасные» реакции обнаружены в опытах с возвращением голубей к дому (%а!сой, ввгееп, 1974) и в опытах с перелетными птицами, у которых наблюдалась направленная двигательная активность в ориентационной клетке ()Аг!!Гвсй)го, 1972; Тезей, 1974; Г гп!пп, 1980).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
