Микромир
Категории / Биология / Микромир / Как выглядят самые маленькие компасы в мире

Как выглядят самые маленькие компасы в мире

Автор:
Источник: creation.com

Поразительные открытия, проливающие свет на то, как бактерии могут ощущать направление движения.

Любители гулять на свежем воздухе согласятся со мной, что ничто не сравнится с запахом грязи со дна водоёмов и болот. Характерные ароматы создают атмосферу приключения (подумайте, например, о застрявшем в грязи каноэ). Грязь с ее неприятным запахом и консистенцией, напоминающей клей, встречается редко в веселых путешествиях. Большинство из нас предпочитает даже не прикасаться к этим отложениям и не выпускать содержащиеся в них газы.

Однако некоторые люди строят свою карьеру, изучая организмы, которые обитают в пахучей болотистой грязи. Ричард Блекмор был одним из таких ученых. Как выпускник Массачусетского университета, летом 1975 года он занялся сбором бактерий из грязи болот, расположенных вдоль Атлантического побережья. Собрав воняющие образцы грязи, после каждой экспедиции он возвращался в лабораторию для того, чтобы вырастить культуры бактерий в этих образцах.

Один штамм бактерий отреагировал очень неожиданно. Независимо от того, в какой окружающей среде находились эти микроорганизмы, они всегда плыли в северном направлении и всегда скапливались на северном краю капельки, находящейся на предметном стекле микроскопа. Блекмор заинтересовался, могли ли эти организмы (размером около двух тысячных миллиметра в длину и около четверти миллиметра в ширину) определить магнитный север.

На микроскоп был помещён стержневой магнит так, чтобы он преобладал над действием магнитного поля Земли. Бактерия и вправду изменила направление, плывя на северный край магнита. Таким простым экспериментом Блекмор открыл новую область изучений в биологии: навигация организмов с помощью магнитных сигналов.1 Существует доказательство того, что не только многие бактерии, но также и некоторые морские водоросли, насекомые, слизняки и голуби способны использовать сложные магнитные компасы.

Эволюционистам обычно не нравится идея, что живые существа демонстрируют настоящий «дизайн» или «замысел» — потому, что это подразумевает существование Бога, всезнающего Творца. Они предпочитают верить в то, что организмы появились сами по себе с помощью процессов, которые не направлялись разумом. Обычно они говорят, что организмы «адаптировались», а не были сотворены. 

Несмотря на это, известный эволюционист Стивен Джей Гулд отметил, что новые бактерии, обладающие магнитными свойствами, являются «поразительным примером хорошего дизайна: организм, который строит изящную систему внутри своего собственного тела. Этой системой является магнит; а организмом — “низшие” бактерии».2

Начиная с 1975 года, культуры из более дюжины видов бактерий показали реакцию на магнит. Грязь, взятая из среды пресной и морской воды, также как и из очистительных канализационных водоемов, содержала такие одаренные микроорганизмы.

Какие удивительные механизмы содержат в себе магнитные бактерии! Магнит в этих крошечных клетках состоит приблизительно из двадцати округленных объемных частиц, расположенных в линию вдоль длинной оси клетки. Размер каждой частицы примерно 50 нм с каждой стороны (нм это 10-9 м или одна миллионная миллиметра). Эти частицы не только соответствующего размера, подходящего для их клеток-хозяев, но с точки зрения физики они представляют собой единственную конструкцию, которая при таком маленьком масштабе работает как магнит.

Эти частицы состоят из оксида железа, называемого магнитным железняком или магнетитом. В лаборатории трудно создать частицы магнетита такого маленького размера. Биологи не знают, как именно бактерии достигают такой точности.

Каждый, кто когда-либо смотрел через микроскоп на маленькие объекты, пребывающие в воде, не мог не заметить, что все они находятся в постоянном хаотическом движении, даже в живых клетках. «Броуновское» движение происходит как следствие случайного столкновения молекул, и чем они теплее, тем быстрее они движутся.

Однако частицы магнетита не должны подвергаться столкновениям броуновского движения, иначе не было бы магнитной ориентации. Таким образом, каждая частица должна быть способна точно ориентироваться по направлению к магнитному полю Земли.

Какое преимущество получает бактерия от своей способности плыть в северном направлении, кроме всех этих интересных особенностей? Биологи полагают, что эта способность может обеспечивать механизм, который дает возможность бактерии ориентироваться в пространстве. Большие организмы знают, где они находятся по отношению к земной поверхности, так как в этом им помогает гравитация. Однако из-за своего маленького размера бактериям сделать это намного сложнее, потому что сила гравитации очень слаба по сравнению с другими силами, такими как, например, поверхностное натяжение.

В северном полушарии магниты не только указывают направление северного магнитного полюса (на горизонтальной оси), но стрелка компаса также наклоняется вниз. Чем севернее мы находимся, тем более крутым становится наклон стрелки магнита. На северном полюсе такие магниты указывали бы в противоположном направлении, т.е. вверх. Однако на экваторе магниты не приносят им пользу.

Эти бактерии, по всей видимости, используют компасы для того, чтобы плыть вглубь осадков. Большинство этих микроорганизмов могут переносить недостаток или даже полное отсутствие кислорода в окружающей среде. Обычно содержание кислорода понижается по мере продвижения вглубь грязи. Магнитный сигнал дает возможность этим организмам продвигаться вниз, подальше от повышенной концентрации кислорода. Данный феномен является необычным и сложным решением распространённой проблемы для микробов.

Это одно из чудес природы, о существовании которого всего лишь несколько лет назад мы не могли и подумать.

Дары и таланты, дарованные каждому созданию, соответствуют их роли в природе и экологическим требованиям. Как прекрасен их Создатель! 

Вас также может заинтересовать:

Ссылки:

  1. Blakemore, R.P., and Frankel, R.B., Magnetic Navigation in Bacteria, SciAm 245(6):58–65, December.

  2. Natural History 88:25, November 1979.