211service.com
Interesantais prusaku magnetizācijas gadījums
Putni ir vispazīstamākais radījumu piemērs, kas spēj sajust magnētiskos laukus un izmantot tos orientācijai un navigācijai. Mazāk zināmas ir amerikāņu prusaku magnētiskās sensora spējas, kas, nonākot magnētiskajā laukā, ātri kļūst magnetizētas.
Tas, kā šīs radības izmanto šo spēju, ir daudzu spekulāciju objekts. Taču pastāv vispārēja vienprātība, ka labāka izpratne par biomagnētisko sensoru varētu palīdzēt inženieriem izstrādāt labākus sensorus citām lietojumprogrammām, piemēram, mikrorobotu navigācijai.
Bet pirms tas var notikt, inženieriem būs nepieciešama daudz labāka izpratne par to, kā prusaki jūt magnētiskos laukus un kā tie paši magnetizējas.
Ienāciet Ling-Jun Kong Nanjangas Tehnoloģijas universitātē Singapūrā un daži draugi, kuri ir izmērījuši veidu, kā Amerikas tarakāni kļūst magnetizēti. Šajā procesā viņi ir veikuši ievērojamu atklājumu — izrādās, ka dzīvo prusaku magnētiskās īpašības pārsteidzoši atšķiras no mirušo tarakānu īpašībām. Un viņi domā, ka zina, kāpēc.
Eksperimenti ir vienkārši. Kong un co ievietoja dzīvu un mirušu prusaku sēriju 1,5 kilogausa magnētiskajā laukā; tas ir aptuveni 100 reizes spēcīgāks par ledusskapja magnētu. Komanda atstāja radības laukā uz 20 minūtēm un pēc tam izmērīja, cik spēcīgi tie ir kļuvuši magnetizēti un cik ilgs laiks bija nepieciešams, lai šī magnetizācija sabruktu.
Rezultāti rada interesantu lasīšanu. Komanda varēja viegli izmērīt magnētisko lauku, kas saistīts ar visiem prusaku dzīvajiem vai mirušajiem, tiklīdz tie iznāca no ārējā lauka. Pēc tam lauks, kas saistīts ar dzīviem tarakāniem, sadalījās aptuveni 50 minūtēs. Turpretim laukam bija nepieciešamas gandrīz 50 stundas, lai beigtos tarakānos sabruktu.
Tas rada acīmredzamu jautājumu: kāpēc atšķirība? Kong un co ir izveidojuši matemātisko magnetizācijas modeli, lai rastu atbildi. Viņi pieņem, ka magnetizācija ir rezultāts tam, ka magnētiskās daļiņas prusaku iekšpusē saskaņojas ar ārējo magnētisko lauku. Noņemot no ārējā lauka, magnetizācija samazinās, jo Brauna kustība liek magnētiskajām daļiņām atkal nejauši izlīdzināties.
Bet viņi arī pēta, kā laiks, kas nepieciešams, mainās atkarībā no vides viskozitātes, kurā daļiņas ir iesprostotas. Tie parāda, ka sabrukšanas laiks palielinās, palielinoties šīs vides viskozitātei un kļūstot stiklveida.
Tas liecina par atbildi uz mīklu. Prusaki kļūst magnetizēti, jo tajos ir magnētiskas daļiņas, kas izlīdzinās ar ārējo magnētisko lauku. Šīs daļiņas ir notvertas šķidrā vidē, kurai ir zema viskozitāte dzīvos tarakānos. Bet, tiklīdz radības mirst, barotne sāk sacietēt un palielinās tā viskozitāte. Tas izraisa sabrukšanas laika palielināšanos.
Tas ir interesants darbs, kas palīdz atbildēt uz dažiem svarīgiem jautājumiem par to, kā prusaku mijiedarbojas ar ārējiem magnētiskajiem laukiem. Bet tas atstāj daudz noslēpumu.
Pirmais ir jautājums par magnētisko daļiņu būtību — kas tās ir? Biologi ir atraduši sīkas magnētiskā minerāla greigīta (dzelzs sulfīda veida) daļiņas skudrās, bitēs un termītos.
Tāpēc var gadīties, ka tarakānos ir arī greigīta daļiņas. Patiešām, Kong un co rezultāti ir saderīgi ar greigīta daļiņu klātbūtni, kuru rādiuss ir aptuveni 50 nanometri, taču rezultāti izslēdz saistīto magnētisko minerālu, piemēram, magnetīta, klātbūtni.
Cits jautājums ir par to, no kurienes šādas daļiņas varētu rasties. Vai tie ir piesārņotāji, ko prusaku savāc no savas vides, vai arī tie ir biogēni, ko veido bioloģisks process pašos prusaku iekšienē? Kongs un citi nespēj uz to atbildēt.
Tomēr viņi var nedaudz izskaidrot, kā prusaki varētu izmantot šāda veida magnetizāciju. Viņi saka, ka dzīvu prusaku sabrukšanas laiks 50 minūtes ir pārāk lēns, lai to varētu izmantot bioloģiski. Mūsu dati un modelis liecina, ka šīs magnētiskās daļiņas nevar būt atbildīgas par magnētisko sensoru, viņi saka.
Tātad, ja tarakāni izmanto magnētisko sensoru, tiem ir jāizmanto kāds cits mehānisms. Galvenais sāncensis šeit ir radikāļu pāru mehānisms, kurā magnētiskais lauks ietekmē ķīmiskās reakcijas iznākumu.
Daudzi biofiziķi uzskata, ka šis ir vienīgais mehānisms, kas var reāli ietekmēt dzīvās radības tādā laika skalā, kas var būt bioloģiski noderīgs. Varbūt to izmanto arī prusaki. Mūsu eksperiments sniedz atbalstu citiem magnētiskās uztveršanas veidiem, piem. radikāļu pāru mehānisms, teiksim Kong un co.
Tas ir interesants darbs, kas būs atspēriena punkts, lai labāk izprastu magnētisko lauku biosensēšanu un izmantotu šo spēju nākamajās sensoru paaudzēs.
Atsauce: arxiv.org/abs/1702.00538 : Amerikas prusaku biomagnētiskais raksturojums in vivo