Сучасна флора та фауна
Креацентр > Статті > Сучасна флора та фауна > Найменші у світі компаси

Найменші у світі компаси

Вражаючі відкриття, що проливають світло на те, як бактерії можуть відчувати напрямок руху

Любителі гуляти на свіжому повітрі погодяться зі мною, що немає нічого такого, що можна зрівняти з запахом бруду з дна водоймів і боліт. Вдихання цих характерних ароматів наводить на думку про веселу пригоду, як, наприклад, застрягле в грязюці каное. Бруд, з його неприємним запахом і консистенцією, що нагадує клей, є рідкісним у веселих подорожах. Більшість із нас вважає за краще навіть не торкатися до цих відкладень і не випускати гази, які вони утримують.

Однак деякі люди будують свою кар'єру, вивчаючи організми, які мешкають у пахучому болотистому бруді. Річард Блекмор (Richard P. Blakemore) був одним з таких вчених. Як випускник університету штату Массачусетс, влітку 1975 року він зайнявся збиранням бактерій із бруду боліт, розташованих уздовж Атлантичного узбережжя. Зібравши смердючі зразки бруду після кожної експедиції, він повертався в лабораторію для того, щоб вирощувати культури бактерій у цих зразках.

Один штам бактерій відреагував дуже несподівано. Незалежно від того, в якому навколишньому середовищі знаходилися ці організми, вони завжди пливли в північному напрямку й завжди скупчувалися на північному краю крапельки, яка знаходилась на предметному склі мікроскопа. Блекмор зацікавився, чи могли ці організми (розміром близько двох тисячних міліметра в довжину та близько чверті цього в ширину) визначити магнітну північ.

На мікроскоп був поміщений стрижневий магніт – таким чином, щоб він пересилював дію магнітного поля Землі. Бактерія і справді змінила напрямок, пливучи на північний край магніту. Цим простим дослідженням Блекмор відкрив нову область досліджень у біології: навігація організмів за допомогою магнітних сигналів.1 Існує доказ того, що не тільки чимало бактерій, але також і деякі морські водорості, комахи, слимаки й голуби здатні використовувати складні магнітні компаси.

Еволюціоністам зазвичай не подобається ідея того, що живі істоти демонструють справжній «дизайн» або «задум» – тому що це має на увазі існування Бога, всезнаючого Творця. Вони вважають за краще вірити в те, що організми з'явилися самі по собі, за допомогою процесів, які не направлялися розумом. Зазвичай вони говорять, що організми «адаптувалися», а не що вони були створені. Незважаючи на це, відомий еволюціоніст Стівен Джей Гулд зазначив, що нові бактерії, які володіють магнітними властивостями, є «вражаючим прикладом хорошого дизайну: організм, який будує витончену систему всередині свого власного тіла. Цією системою є магніт; а організм – «нижчі» бактерії».2

Починаючи з 1975 року, культури з більш ніж дюжини видів бактерій виявили реакцію на магніт. Бруд, узятий із середовища прісної і морської води, також як і з очисних каналізаційних водойм, містив такі обдаровані мікроорганізми.

Які дивовижні механізми містять у собі магнітні бактерії! Магніт у цих крихітних клітинах складається приблизно з двадцяти округлених об'ємних частинок, розташованих у лінію вздовж довгої осі клітини. Розмір кожної частки приблизно 50 нм (нанометрів) з кожного боку (нм – це 10-9м, або одна мільйонна міліметра). Ці частинки не тільки належного розміру, відповідного для їхніх клітин-господарів, але з точки зору фізики вони являють собою єдину конструкцію, яка при такому маленькому масштабі працювала б як магніт.

Ці частинки складаються з виду оксиду заліза, званого магнітним залізняком, або магнетитом. У лабораторії важко створити частки магнетиту такого маленького розміру. Біологи не знають, як саме бактерії досягають такої точності.

Кожен, хто коли-небудь дивився через мікроскоп на маленькі об'єкти, які перебувають у воді, не міг не помітити, що всі вони знаходяться в постійному вібруючому русі, навіть у живих клітинах. Цей «броунівський» рух має місце через випадкове зіткнення молекул, і чим вони тепліші, тим швидше вони рухаються.

Однак частинки магнетиту не повинні піддаватися зіткненням броунівського руху, інакше не було б магнітної орієнтації. Таким чином, кожна частка повинна бути здатна точно орієнтуватися в напрямку до магнітного поля Землі.

Яку перевагу отримує бактерія від своєї здатності плисти в північному напрямку, крім всіх цих цікавих особливостей? Біологи вважають, що ця здатність може забезпечувати механізм, який дає можливість бактерії орієнтуватися в просторі. Великі організми знають, де вони знаходяться по відношенню до земної поверхні, оскількив цьому їм допомагає гравітація. Однак, через свій маленький розмір бактеріям зробити це набагато складніше, тому що сила гравітації дуже слабка, в порівнянні з іншими силами, такими як, наприклад, поверхневий натяг.

У північній півкулі магніти не тільки вказують напрямок північного магнітного полюса (на горизонтальній осі), але стрілка компаса також нахиляється вниз. Чим північніше ми знаходимося, тим крутішим стає нахил стрілки магніту. На північному полюсі такі магніти вказували б у протилежному напрямку, тобто вгору. Однак на екваторі магніти не приносять їм користь.

Ці бактерії, як видно, використовують компаси для того, щоб плисти вниз углиб осадів. Більшість цих організмів можуть переносити нестачу, або навіть повну відсутність кисню в навколишньому середовищі. Зазвичай вміст кисню знижується в міру просування вглиб бруду. Магнітний сигнал дає можливість цим організмам просуватися вниз, подалі від підвищеної концентрації кисню. Цей феномен є незвичайним і складним рішенням поширеної проблеми для мікроорганізмів.

Це одне з чудес природи, про існування якого всього лише кілька років тому ми не могли й припустити.

Обдарування та таланти, даровані кожному створінню, відповідають їхній ролі в природі й екологічним вимогам. Який прекрасний їхній Творець!

 

 

Автор: Маргарет Хелдер

Джерело: Creation

 

 

Переклад: В. Тіга

Редактура: А. Недоступ

 

Посилання та примітки

  1. Blakemore, R.P., and Frankel, R.B., Magnetic Navigation in Bacteria, SciAm 245 (6):58-65, December 1981. Повернутися до тексту.

       2. Natural History 88:25, November 1979. Повернутися до тексту.

 

Написати коментар