Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Если решетчатая кость являешься местом расположения магниторецепторных органелл, она не должна в обычных условиях иметь ХКМ, а приобретенный ею магнитный моменз будет утрачиваться, если дать ей оттаять. Замороженные решетчатые кости семи желтоперых тунцов вначале исследовали на )чКМ. Мы намагничивалн эти образцы, выдерживали их при комнатной температуре и после оттаивания через каждые 5-мин измеряли их магнитные моментик Четыре из этих образцов затем промывали, подвергали повторному замораживанию и помещали в постепенно усиливающееся магнитное поле внутри импульсного устройства для намагничивания (К1гзсЬч1пк, 1983). После насыщения образцов их размагничивали в переменном поле.
После каждого этапа намагничивания и размагничивания производилось измерение магнитных моментов образцов, Замороженные решетчатые кости желтоперых тунцов не обнаруживали )чКМ (магнитные моменты порядка 3. 30 пА.мз). После насыщения достигнутые моменты экспоненциально уменьшались во времени (рис. 20.3). Это указывает на то, что по мере оттаивания ткани ориентация кристаллов становилась все более случайной вследствие теплового движения. Из этого мы заключаем, что крис~аллы, по крайней мере частично, способны поворачиваться.
Образцы решетчатой кости четырех желтоперых тунцов приобретали почти всю свою остаточную намагниченность в полях <200 мтл и 201 20. Могнцглорецелнич у рыб )оа йа 70 БО 5 50 "40 2О за о а 10 20 30 40 50 60 70 бремя, мяа рис 203, Утрата остаточной намагниченности в ткани решетчато-обонятельной кости ссмй желтолерых тунцов прн нагревании от температуры жидкого азота (77 К) до комнатной температуры (293 К). утрачивали ее в размагничивающих полях порядка 1Π— 100 мТл (рис. 20.4). Относительно небольшой диапазон интенсивности полей, в которых решетчатая ткань приобретала н утрачивала остаточную на- БО н БО й БО Ф Я 20 с о 01 2 ь Б В 10 20 ФО 60 ВО ЮО 200 400 БОО иоа мтл Рнс, 20,4 Постепенное намагничивание и утрата остаточной намагниченности у решетчато-обонятельной кости четырех желтонерых тунцов. Вертикальные отрезки стандартные отклонения; ордината н абсцисса точки пересечения обеих кривых соответственно около 30% (и = 0,3) н 40 мтл.
1зуа1хег ег а1, 1984) 202 Ч. !К й)агниторецениил и магнитные минералы магниченность, соответствует приобретенным магнит.ным моментам, характерным для однодоменных кристаллов магнетита. Однако оценки средней коэрцитивности магнитных частиц, полученные при использовании этих двух способов, существенно различны, что обусловлено взаимодействием между магнитными частицами. Кривая размагничивания переменным полем в случае дисперсии не взаимодействующих однодоменных кристаллов должна быть симметричной на уровне около 5058 кривой приобретения 1КМ.
Асимметрия этих кривых означает, что соседние частицы достаточно сближены, чтобы их магнитные моменты могли взаимодействовать, облегчая размагничивание и препятствуя созданию 1КМ (С!зовзЫ, 1981). Эти эффекты взаимодействия приводят соответственно к недооценке и переоценке значения средней микроскопической козрцитивности кристаллов. Показано, что сдвиг в направлении более высоких коэрцитивных полей у кривой 1КМ и сдвиг к меньшим значениям коэрцитивных полей у кривой размагничивания почти одинаковы (С!зочгзЫ, !981).
Вследствие этого абсцисса точки пересечения не зависит от взаимодействия и позволяет оценить остаточное коэрцитивное поле. В случае кристаллов в решетчатой кос~и тунца оно имеет величину 40 мТл. Таким образом, кристаллы соответствуют частицам однодоменного магнетита, имеющим длину примерно 50 нм и отношение осей около 0,8 в диаграмме Батлера — Бзнерджи (см.
рис. 11.4). Чтобы достичь величин 81КМ, описанных выше, требуется от 1 млн. до 100 млн. кристаллов в зависимости от размера частиц. Эти цифры сравнимы с оценкой количества однодоменных кристаллов у пчел (Сгоп!с1 ег а!., !978) и почтовых голубей (%а!сог! е! а1., 1979). Пересечение кривой размагничивания переменным полем и кривой приобретенной 1КМ в случае решетчатой ~кани ~унца соответствует примерно 30'А-ной намагниченности (Я = 0,3 по С!зоизЫ, 1981) (рис. 20.4). Это гораздо меньше величины 0,5, ожидаемой при полном отсутствии взаимодействия одиночных доменов. Таким образом, кристаллы магие ппа в решетчатой кости тунца взаимодействуют значимым образом и связаны друг с другом примерно так же, как кристаллы в неполностью диспергированном порошке (Я = 0,3), исследованном в упомянутой выше работе (С!зочгзЫ, 1981). Имеются данные, позволяющие сравнить несколько видов рыб.
Кривые приобретения 1КМ и размагничивания переменным полем (рис. 20.5) для образцов решетчатой ткани скумбрии (ЯсотЬег /арон!сит), полосатого тунца (багг(а ог!енш!!г) и четырех экземпляров чавычи по своей форме почти идентичны соответствующим кривым, полученным для желтоперого тунца. Кривые размагничивания для решетчатой кости двух голубых марлинов тоже сходны с аналогичными кривыми для других объектов и дают величину средней коэрцитивности 0,18 мТл (Фа!кег, неопубликованные данные).
В соответствии с этими данными частицы магнетита у всех этих видов рыб должны иметь длину 50 — б0 нм и отношение осей 0,5-0,8. Совпадение результатов, полученных на рыбах 203 20. Маглиторев)ел2)ин у рыб 1ОО й 60 я г' ф 60 й 20 й о 100 во я г й 40 20 й 0 1 2 4 6 В Ю 20 ЯО 60 ВО 100 200 600 ия 1ООО М1О Рнс. 20.5. Постепенное намагничивание и утрата остаточной намагниченности у решетчато-обонятельной кости четырех экземпляров чавычн (А), одной скумбрни (Б, штриховые линии) и одного полосатого тунца (Б, сплошные линии).
Вертикальные отрезки на графике А — станлартные отклоненяя; значения Я составляют для чввычи 0,32, для скумбрии 0,37 и для полосатого тунца 0,32; оценка средней коэрцитивности магнитных частиц, определенная по абсциссам точек пересечения кривых, составляет для чавычи 46 мТл, для скумбрии 58 мТл и для полосатого тунда 60 мТл. разной величины н относящихся к разным отряцам, говорит против предположения о том, что решетчатая кость содержит загрязнения. Кроме того, мы провели ряд проверок, полностью исключающих возможность того, что источником намагниченности в решетчатой кости тунцов являются загрязнения, и лишний раз свидетельствующих о высокой степени контроля над отложением магнитных частиц в организме. Кривые намагничивания н размагничивания для желтоперого тунца, Ч.
)И Магнитареценцин и магнитные минералы 204 чавычи, полосатого тунца и скумбрии при полях меньше 1О мТл или болыпе 200 мТл очень пологи. Это означает, что источником остаточной намагниченности в решетчатой кости не может быть многодоменный магнетит, встречающийся обычно в извержснных породах и лабораторной пыли. Многодоменный магнетит является мягким в магнитном отношении (К)гзсйч1п)г, 1983); он приобретает и утрачивает магнитные свойства в гораздо более слабых полях, чем магиетит решетчатой кости исследованных пелагнческнх рыб.
Уплощенне кривой приобретения !КМ в полях >200 мТл исключает гематит и многие примеси железа, которые будут все более намагничиваться в полях >1 Тл. Поэтому мы можем исключить почти все ферромагнитные материалы, кроме мап смита и синтетического магнетита, как источники остаточной намагниченности в решетчатой кости пелагических рыб. Выделение и анализ магнитных частиц, о котором пойдет речь далее, позволяют нам исключить и эти потенциально возможные источники остаточной намагниченности.
5. Идентификация и анализ магнитного материала Разработанные в настоящее время методы выделения (гл. 5) позволили провести ряд четких проб на магнетит в решетчатой кости тунцов. Магнитные частицы, выделенные из этой ткани, были темными как для невооруженного глаза, так и при рассматривании их под препаровальным микроскопом. Это исключало маггемит как возможный источник намагниченности решетчатой кости и позволяло с большой вероятностью предположить, что единственный магнитный материал, имеющийся здесь,— это магнетит.
Пытаясь выяснить, содержится лн и в «немагнитной» ткани тонко диспергированный магнитный материал, мы, пользуясь той же методикой, вываривали большую (около 1О г) навеску белых мышц одной рыбы. Магнитные частицы при этом не были обнаружены, вероятно, потому, что любые частицы, имеющиеся в плавательной мускулатуре, присутствуют здесь в слишком малой концентрации и нх нельзя выявить данным методом, Рентгеноструктурный анализ — метод, используемый для исследования кристаллов,— основан на взаимодействии между параллельным пучком рентгеновских лучей и ионами минерала, определенным образом расположенными в кристаллической решетке.
Рентгеновские лучи рассеиваются образцом под углами, характерными для положения каждого иона в решетке. Рассеянные лучи регистрируют с помощью рентгеновской фотопленки, на которой после проявления бывает видна серия концентрических дуг. Расстояние каждой дуги от центра определяется структурой и составом кристаллов в образце. По этим данным вычисляют расстояния (Ы-интервалы) между соседними ионами в ячейке кристаллической решетки. 2().
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
