13.01.2009
На рисунке: Крошечные магнитные кристаллы, которые помогают ориентироваться бактериям. (Imperial College London)
“Critical superparamagnetic/single-domain grain sizes in interacting magnetite particles: implications for magnetosome crystals”, Royal Society Interface, 16.12.2008.
Adrian R. Muxworthy, Wyn Williams
Новое исследование английских ученых проливает свет на явление биомагнетизма, которое помогает птицам, насекомым и морским животным ориентироваться в магнитном поле Земли.
Обнаруженные более тридцати лет назад магнитные (или магнитотаксические) бактерии можно найти на всем земном шаре, они обитают в осадочных породах озер и прудов, в прибрежных частях океанов. Магнитотаксические бактерии состоят из цепочек магнитных кристаллов (магнитосом), обычно это магнетит (Fe3O4), иногда грейгит (Fe3S4). Ученые долгое время не могли разобраться, для чего они нужны. Видимо, благодаря магнитным свойствам магнитосом магнитные бактерии способны ориентироваться в магнитном поле Земли, например, для отыскания комфортных условия обитания в осадочных породах. Эту способность называют магнитотаксисом. Вероятно, в процессе естественного отбора, магнитосомы научились испускать точный магнитный сигнал для улучшения магнитных свойств. Этого удается добиться, когда частицы находятся в стабильном однодоменном состоянии. То есть, магнитные качества кристалла зависят от его размера и формы. Например, если такие однодоменные частицы - слишком мелкие зерна кристалла, то они теряют стабильность из-за температурных флуктуаций и становятся суперпарамагнитными. В более крупных зернах возникают мультидоменные структуры, которые проявляют недостаточно эффективные магнитные свойства.
Каковы критические размеры магнитосом? Ответ на этот вопрос интересует и геологов, и материаловедов, так как по легко определяемым магнитным характеристикам однодоменных устойчивых зерен можно определять их размер.
В прежних вычислениях этого порога превращения частиц из однодоменного состояния в суперпарамагнитное не учитывались магнитостатические взаимодействия зерен кристалла. Выдвигались также предположения, что маленькие размеры кристаллов не позволяют проявить достаточных для навигации магнитных свойств. В новом исследовании ученых из Имперского Колледжа Лондона и Эдинбургского университета учитываются магнитные взаимодействия. Мы обнаружили, что это приводит к увеличению диапазона устойчивого однодоменного состояния, объясняет руководитель исследования Эдриан Максворси (Adrian Muxworthy). Мы считаем, что цепочки взаимодействующих кристаллов магнитосом, обнаруженные в магнитотаксических бактериях, используют этот эффект для улучшения магнитотаксиса, хотя мы до сих пор в деталях не знаем как этот «магнитный компас» бактерий взаимодействует с магнитным полем Земли.
Ученый считает, что это исследование – хороший пример, который показывает, как относительно простой организм может развивать оптимальные способности к навигации.
http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_17-12-2008-9-39-32?newsid=52274
