生物体内的指南针.pptx

生物体内的“指南针”;摘要： 研究生物的磁现象，提出生物磁导航的磁 场视成像假说。  趋磁细菌是一类能够沿着磁力线运动 的特殊细菌,其细胞内含有对磁场具有敏感 性的磁小体,它起了导向的作用。研究趋磁 细菌的特性及其应用前景。 关键词：生物磁学 磁导航 趋磁细菌;信鸽认路与海龟回游;一些假说;例证; 然而，地球磁场导航说也并非完美，有些现象它无法解释。 比如，信鸽的在夜间或阴天时，回巢率会明显下降。这一点为太阳罗盘导航说提供了有力的证据。 有人提出信鸽导航靠多种方法综合运用。但我觉得这种大杂烩似的理论是不美的。 因此，我要把这个理论用奥卡姆剃刀原理剃掉。并斗胆提出我的假说。 ;我的假说：磁场在鸽子的眼睛中成像; 查阅了相关资料后，我发现 我的假说并不是痴人说梦，这个特 殊的物质也许就是蓝光受体蛋白， 蓝光受体蛋白具有这样的性质：在 接收到蓝光以后会发生化学反应并形成原子对中间产物。磁场可 以改变原子对中电子的自旋状态。 也许信鸽的眼球中就存在着蓝光受体蛋白，在接收到蓝光的 条件下，原子对中间产物按照磁场的方向整齐地排列，再通过视 神经传给大脑，于是信鸽就看到磁场了。 同时我的假说能够很好地解释信鸽在阴天和夜晚回巢率 低的问题。因为阴天和夜晚时天空中的蓝光较少，不足以使蓝受 体蛋白反应充分，因此在信鸽的眼里磁场较模糊，不易认路。; 有关生物导航的研究还在继续，我们盼望着这个谜的早日解开。 同时，这方面的研究成果也将在航天，军事等领域发挥巨大的应用。; 其实，不仅信鸽、海龟能依靠地磁场认路，有的细菌也可以，难道小小的细菌体内也有指南针么？ 1975年，美国生物学家Blakemore发现并命名了自然界存在的一类奇特的微生物——趋磁细菌（Magnetotactic bacterium)。 ; 趋磁细菌; 图四.趋磁细菌及磁小体; 通过对趋磁细菌用显微镜观察，在这种长条形菌中，沿长条???线排列着大约20颗小颗粒(如图四、五)。这种小颗粒被称为磁小体（Magnetosome），它们的成分主要是Fe3O4,直径约50纳米 。晶形有立方-八面体、六边棱柱体、子弹头状等（如图六）。 这种强磁性铁氧体(Fe3O4)颗粒在50纳米附近正好形成单磁畴结构，可得到最佳的强磁性。如果颗粒太粗，会形成多磁畴结构，而如果颗粒太细，又会产生超顺磁性，都会使其强磁性减弱。 ; 地磁场施加于 磁小体链的转动力 矩使磁小体指向地 磁场的方向，趋磁 细菌在鞭毛的作用 下向南或向北游。 在北半球的美国、南半球的新西兰和赤道附近的巴西分别对趋磁细菌观测研究表明，这种趋磁细菌在北半球是沿着地球磁场方向朝北游动，而在南半球却是逆着地球磁场方向朝南游动，但在赤道附近则既有朝北游动的，也有朝南游动的。 ; 细菌为什么要向两极游动呢？难道他们怕热吗？我想这个理由显然不能成立。但我翻遍手头所有的资料没有找到答案，资料中只是指出趋磁细菌是厌氧型生物，适合生活在水底的淤泥中。这时我想到了上课时看到的这张图，答案一目了然！其实他们真正的意图是“想”向下游，但是它们的趋磁特性导致它们会沿着磁力线的方向游，最终游 到水底的淤泥中，地球的磁 力线就好像一条条设计好的 轨道，使趋磁细菌最终能够 到达它们理想的家园。;趋磁细菌的用途;参考文献： 1.李国栋，<<当代磁学>>，中国科学技术大学出版社，1999 2. Blakemore R.P., Magnetotactic bacterium，Science，1975 3. Lohmann K J, Cain S D, Dodge S A, et al. Regional magneti-fields as navigational markers for sea turtles. Science, 2001 4. Wiltschko W, Munro U, Wiltschko R, et al. Magnetite-based mag- netoreception in birds: The effect of a biasing field and a pulse on