Keistas tarakonų įmagnetinimo atvejis

Paukščiai yra žinomiausias būtybių, galinčių pajusti magnetinius laukus ir naudoti juos orientacijai bei navigacijai, pavyzdys. Mažiau žinomi amerikietiškų tarakonų magnetinio jutimo gebėjimai, kurie greitai įmagnetinami patekę į magnetinį lauką.

Tai, kaip šios būtybės naudojasi šiuo gebėjimu, yra daugelio spėlionių objektas. Tačiau visuotinai sutariama, kad geresnis biomagnetinio jutimo supratimas galėtų padėti inžinieriams sukurti geresnius jutiklius kitoms programoms, pavyzdžiui, mikrorobotų navigacijai.

Tačiau prieš tai įvykstant inžinieriams reikės daug geriau suprasti, kaip tarakonai jaučia magnetinius laukus ir kaip jie patys įmagnetinami.

Įstojo į Ling-Jun Kong į Nanyang technologijos universitetą Singapūre ir keli draugai, kurie išmatavo, kaip Amerikos tarakonai tampa įmagnetinti. Proceso metu jie padarė nuostabų atradimą – pasirodo, kad gyvų tarakonų magnetinės savybės stulbinamai skiriasi nuo negyvų tarakonų. Ir jie mano, kad žino kodėl.

Eksperimentai yra paprasti. Kongas ir bendradarbiai įdėjo gyvų ir negyvų tarakonų seriją į 1,5 kilogauso magnetinį lauką; tai maždaug 100 kartų stipresnis už šaldytuvo magnetą. Komanda paliko būtybes lauke 20 minučių, o tada išmatavo, kaip stipriai jie buvo įmagnetinti ir kiek laiko prireikė, kol šis įmagnetinimas išnyko.

Rezultatai leidžia įdomiai skaityti. Komanda galėjo lengvai išmatuoti magnetinį lauką, susijusį su visais gyvais ar negyvais tarakonais, kai tik jie išėjo iš išorinio lauko. Tada laukas, susijęs su gyvais tarakonais, sunyko maždaug per 50 minučių. Priešingai, prireikė beveik 50 valandų, kol laukas suirdavo nuo negyvų tarakonų.

Tai kelia akivaizdų klausimą: kodėl toks skirtumas? Kongas ir bendradarbiai sukūrė matematinį įmagnetinimo modelį, kad pateiktų atsakymą. Jie daro prielaidą, kad įmagnetinimas yra tarakonų viduje esančių magnetinių dalelių, kurios susilygina su išoriniu magnetiniu lauku, rezultatas. Pašalinus iš išorinio lauko, įmagnetinimas mažėja, nes Brauno judėjimas sukelia magnetinių dalelių atsitiktinai išsidėstymą.

Tačiau jie taip pat tiria, kaip laikas, užtrunkantis, skiriasi priklausomai nuo terpės, kurioje dalelės yra įstrigusios, klampumo. Jie rodo, kad skilimo laikas didėja, kai šios terpės klampumas didėja ir tampa labiau stiklinis.

Tai rodo atsakymą į mįslę. Tarakonai įmagnetinami, nes juose yra magnetinių dalelių, kurios susilygina su išoriniu magnetiniu lauku. Šios dalelės yra įstrigusios skystoje terpėje, kurios klampumas gyvuose tarakonuose yra mažas. Bet kai tik padarai miršta, terpė pradeda kietėti ir didėja jos klampumas. Dėl to pailgėja irimo laikas.

Tai įdomus darbas, padedantis atsakyti į kai kuriuos svarbius klausimus apie tai, kaip tarakonai sąveikauja su išoriniais magnetiniais laukais. Tačiau tai palieka daug paslapčių.

Pirmiausia kyla klausimas apie magnetinių dalelių prigimtį – kas jos yra? Biologai skruzdėlėse, bitėse ir termituose aptiko mažyčių magnetinio mineralo greigito (geležies sulfido rūšies) dalelių.

Taigi gali būti, kad tarakonuose yra ir greigito dalelių. Iš tiesų, Kong ir co rezultatai yra suderinami su greigito dalelėmis, kurių spindulys yra maždaug 50 nanometrų, tačiau rezultatai atmeta susijusių magnetinių mineralų, tokių kaip magnetitas, buvimą.

Kitas klausimas – iš kur tokios dalelės gali atsirasti. Ar tai tarakonų iš savo aplinkos paimami teršalai, ar jie yra biogeniški, susidarę per biologinį procesą pačių tarakonų viduje? Kongas ir kiti negali į tai atsakyti.

Tačiau jie gali šiek tiek paaiškinti, kaip tarakonai gali naudoti tokį įmagnetinimą. Jie sako, kad 50 minučių gyvų tarakonų skilimo laikas yra per lėtas, kad būtų naudingas jokiai biologiškai. Mūsų duomenys ir modelis rodo, kad šios magnetinės dalelės negali būti atsakingos už magnetinį jutimą, sako jie.

Taigi, jei tarakonai išnaudoja magnetinį jutimą, jie turi naudoti kitą mechanizmą. Pagrindinis varžovas čia yra radikalų poros mechanizmas, kuriame magnetinis laukas daro įtaką cheminės reakcijos rezultatams.

Daugelis biofizikų mano, kad tai vienintelis mechanizmas, galintis realiai paveikti gyvas būtybes per tam tikrą laiką, kuris gali būti biologiškai naudingas. Galbūt tuo naudojasi ir tarakonai. Mūsų eksperimentas palaiko kitas magnetinio priėmimo formas, pvz. radikalų poros mechanizmas, tarkime Kongas ir kt.

Tai įdomus darbas, kuris bus žingsnis siekiant geriau suprasti magnetinių laukų biologinį jutimą ir išnaudoti šį gebėjimą ateities jutiklių kartose.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1702.00538 : Amerikos tarakonų biomagnetinis apibūdinimas in vivo

paslėpti