www.wikidata.uk-ua.nina.az

Магнетотактичні бактерії Магнітотаксисні бактерії або МТБ англ MTB група бактерій виявлена у 1960 х роках що проявляє ос

Магнетотактичні бактерії

Магнітотаксисні бактерії (або МТБ, англ. MTB) — група бактерій, виявлена у 1960-х роках, що проявляє особливу здатність орієнтуватися відносно магнітних ліній магнітного поля Землі. Термін магнітотаксис був введений для описання явища руху мікроорганізмів у відповідь на магнітні характеристики оточення.

Перший опис магнітотаксисних бактерій з'явився в 1963 році в публікації Інституту Мікробіології Університету Павії, написаного Салваторе Белліні . Спостерігаючи болотні опади під мікроскопом, він звернув увагу на групу бактерій, які очевидно орієнтувалися в одному напрямку. Він зрозумів, що ці мікроорганізми рухаються до північного полюсу, і назвав їх «магнітотаксисними бактеріями».

Перше повідомлення щодо магнітотаксисних бактерій у науковому журналі з'явилося в 1975 році у вигляді статті Річарда Блейкмора, мікробіолога Океанографічного інституту у Вудс Холі, в журналі Science, який так само спостерігав бактерій, здібних до пересування в певному напрямі: Блейкмор зрозумів, що ці мікроорганізми прямують вздовж ліній магнітного поля Землі, з півдня на північ, і тому ввів термін «магнітотаксис» .

Ці бактерії були темою багатьох експериментів: вони навіть були надіслані у космос, щоб вивчити їх магнітотаксисні властивості у відсутності гравітації, але остаточного висновку не було зроблено .

Чутливість магнітотаксисних бактерій до магнітного поля Землі є результатом факту, що ці бактерії формують в межах клітин ланцюжки кристалів магнітних мінералів; у всіх магнітотаксисних бактеріях є відкладення магнетиту або грейгиту. Ці кристали, а іноді ланцюжки кристалів, можуть бути збережені в геологічних породах як магнітні скам'янілості. Найстаріші відомі магнітні скам'янілості мають вік у 1,9 млрд років (сланці Ганфлінта) . Дослідники висувають припущення їх існування на Марсі, засновуючись на формі частинок магнетиту з марсіанського метеориту ALH84001, але ці заяви дуже сумнівні .

Біологія Редагувати

Існують кілька різних морфологій (форм) МТБ, які, крім того, відрізняються числом, розташуванням і типом «бактеріальних магнітних частинок» (БМЧ), які вони містять . МТБ можна поділити на дві категорії, згідно з тим, чи вони виробляють частинки магнетиту (Fe
3O
4) або грейгіту (Fe
3S
4), хоча деякі види здатні до створення обох типів частинок. Магнетит має магнітний момент втричі більший за грейгіт .

Магнетит-виробляючі магнітотаксисні бактерії зазвичай знаходяться в киснево-безкисневій перехідній зоні (OATZ), зоні переходу між багатою на кисень і бідною на кисень водою або опадами. Можливо, що еволюційна перевага наявності магнітотаксисної системи пов'язана зі здатністю ефективно орієнтуватися в межах цієї зони різких хімічних градієнтів, замінюючи тривимірний відгук одновимірним (див. підрозділ «Магнетизм» нижче для опису цього механізму). Деякі види магнітотаксисних бактерій можуть виробляти магнетит навіть в анаеробних умовах, використовуючи оксиди азоту, нітрати або сульфати як кінцевий акцептор електрону. Грейгіт-виробляючі магнітотаксисні бактерії зазвичай строго анаеробні .

Зараз вважається, що МТБ еволюціонували протягом ранньої Протерозойської ери, оскільки збільшення кількості атмосферного кисню скоротило кількість заліза, розчиненого в океанах. Організми почали зберігати залізо в певній формі, а це внутрішньоклітинне залізо було пізніше пристосоване для формування магнетосом і використання їх для магнітотаксиса. Ці ранні МТБ, можливо, брали участь в утворенні перших клітин еукаріотів . Біогенний магнетит, не так сильно відмінний від магнетиту магнітотаксисних бактерій, був також знайдений у вищих організмах, від евгленових водоростей до деяких риб , птахів і людини .

Магнітотаксисні бактерії утримують свої магнітні частинки в ланцюжках, як це дуже добро видно на мікрозображеннях бактерій роду Magnetospirillum. Магнітний диполь клітини — сума дипольних моментів всіх БМЧ, звичайно достатній, щоб пасивно орієнтувати клітину і подолати випадкові сили броунівського руху водного оточення . При наявності більш ніж одного ланцюжка, міжланцюжкові сили відштовхують ці структури до краю клітини, спричиняючи тургор .

Різноманіття МТБ проявляється високим числом різних морфотипів, знайдених в природних зразках води або опадів. Морфотипи, що зазвичай можна спостерігати, включають сферичні або еліптичні клітини (коки), паличкоподібні (бацили), зігнуті (вібріони) й спіральні (спірили) різного розміру. Один з найбільш унікальних морфотипів — багатоклітинна бактерія, відома як багатоклітинний магнітотаксисний прокаріот (БМП, MMP). Незважаючи на їх морфологію, всі вивчені МТБ рухомі за допомогою джгутиків і мають характерну для грам-негативних бактерій структуру клітинної стінки. Розташування та число джгутиків відрізняється і може бути також полярним, двополюсним або пучковим.

Інша риса, яка показує значну різноманітність, — розташування магнетосом усередині бактеріальної клітини. У більшості МТ магнетосоми вистроєні у ланцюжках, різних за довжиною та числом магнетосом, уздовж довгої осі бактерії, що є магнітно найефективнішою орієнтацією. Проте, дисперсний розподіл або кластери магнетосом зустрічаються в деяких МТБ, звичайно на одній стороні клітини, яка часто відповідає місцеположенню джгутика. Окрім магнетосом, в МТБ зустрічаються великі гранули, що містять елементарну сірку, поліфосфати або полі-β-гідроксибутірат.

Найчастіше у природних зразках, особливо зразках опадів, зустрічаються МТБ кокової форми, що мають два пучка джгутиків на частково пласкому боці. Цей характерний «білофотрофний» вигляд дав назву запропонованому роду «Bilophococcus» для цих бактерій. На відміну від них, два морфологічно відмінні типи МТБ регулярно спостерігаються в природних зразках, але ніколи не були ізольовані в чистій культурі, — БПМ і велика паличка, що містить значну кількість магнетосом у формі гачків (Magnetobacterium bavaricum).

Магнетизм Редагувати

Фізично, розвиток магнітного кристалу управляється двома чинниками: один намагається вирівняти у одному напрямку магнітні моменти молекул в кристалі, а інший скорочує магнітну силу кристала, дозволяючи прикріплення молекули з протилежним магнітним моментом. У природі це викликає існування магнітних доменів, розміром приблизно 150 нм для магнетиту, в межах кожного домену молекули мають близьку орієнтацію, але змінюють її на межі між доменами. Тому макроскопічно залізо немагнітне у відсутності прикладеного поля. Так само, надзвичайно маленькі магнітні частинки не проявляють магнітних властивостей при кімнатній температурі, їх магнітний момент безупинно змінюється тепловим рухом . Натомість, індивідуальні кристали магнетиту в МТБ мають розміри у межах від 35 до 120 нм, тобто достатньо великі, щоб мати помітний магнітний момент, при цьому залишаються в межах одного домену .

Посилання Редагувати

  1. Bellini, Salvatore [ 13 березня 2007 у Wayback Machine.], "Su di un particolare comportamento di batteri d’acqua dolce" [ 30 вересня 2007 у Wayback Machine.], 1963. Instituto di Microbiologia dell'Universita di Pavia.
  2. Blakemore, Richard. «Magnetotactic Bacteria», 1975. Science 190: 377—379.
  3. Urban, «Adverse effects of microgravity on the magnetotactic bacterium Magnetospirillum magnetotacticum», 2000 Acta Astronautica Elsevier
  4. ↑ Chang, S. R. and J. L. Kirschvink. «Magnetofossils, the magnetization of sediments, and the evolution of magnetite biomineralization», 1989. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 17: 169—195.
  5. ↑ Cat Faber, Living Lodestones: Magnetotactic bacteria [ 7 травня 2006 у Wayback Machine.], Strange Horizons, 2001
  6. Schüler, Dirk, «The biomineralization of magnetosomes in Magnetospirillum gryphiswaldense», 2002 Int. Microbiology
  7. ↑ Bazylinski, Dennis, «Controlled biomineralization of magnetic minerals by magnetotactic bacteria», 1995 Chemical Geology Elsevier
  8. (англ.). Архів оригіналу за вересень 2022. Процитовано 20 вересня 2022. 
  9. R.Gieré. Magnetite in the human body: Biogenic vs. anthropogenic // PNAS. — 2022. — Т. 113, вип. 43. — С. 11986-11987. — DOI:10.1073/pnas.1613349113. Процитовано 20 вересня 2022.

Ресурси Інтернет Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Magnitotaksisni bakteriyi abo MTB angl MTB grupa bakterij viyavlena u 1960 h rokah sho proyavlyaye osoblivu zdatnist oriyentuvatisya vidnosno magnitnih linij magnitnogo polya Zemli Termin magnitotaksis buv vvedenij dlya opisannya yavisha ruhu mikroorganizmiv u vidpovid na magnitni harakteristiki otochennya Pershij opis magnitotaksisnih bakterij z yavivsya v 1963 roci v publikaciyi Institutu Mikrobiologiyi Universitetu Paviyi napisanogo Salvatore Bellini 1 Sposterigayuchi bolotni opadi pid mikroskopom vin zvernuv uvagu na grupu bakterij yaki ochevidno oriyentuvalisya v odnomu napryamku Vin zrozumiv sho ci mikroorganizmi ruhayutsya do pivnichnogo polyusu i nazvav yih magnitotaksisnimi bakteriyami Pershe povidomlennya shodo magnitotaksisnih bakterij u naukovomu zhurnali z yavilosya v 1975 roci u viglyadi statti Richarda Blejkmora mikrobiologa Okeanografichnogo institutu u Vuds Holi v zhurnali Science yakij tak samo sposterigav bakterij zdibnih do peresuvannya v pevnomu napryami Blejkmor zrozumiv sho ci mikroorganizmi pryamuyut vzdovzh linij magnitnogo polya Zemli z pivdnya na pivnich i tomu vviv termin magnitotaksis 2 Ci bakteriyi buli temoyu bagatoh eksperimentiv voni navit buli nadislani u kosmos shob vivchiti yih magnitotaksisni vlastivosti u vidsutnosti gravitaciyi ale ostatochnogo visnovku ne bulo zrobleno 3 Chutlivist magnitotaksisnih bakterij do magnitnogo polya Zemli ye rezultatom faktu sho ci bakteriyi formuyut v mezhah klitin lancyuzhki kristaliv magnitnih mineraliv u vsih magnitotaksisnih bakteriyah ye vidkladennya magnetitu abo grejgitu Ci kristali a inodi lancyuzhki kristaliv mozhut buti zberezheni v geologichnih porodah yak magnitni skam yanilosti Najstarishi vidomi magnitni skam yanilosti mayut vik u 1 9 mlrd rokiv slanci Ganflinta 4 Doslidniki visuvayut pripushennya yih isnuvannya na Marsi zasnovuyuchis na formi chastinok magnetitu z marsianskogo meteoritu ALH84001 ale ci zayavi duzhe sumnivni 5 Zmist 1 Biologiya 2 Magnetizm 3 Posilannya 4 Resursi Internet Biologiya Redaguvati Isnuyut kilka riznih morfologij form MTB yaki krim togo vidriznyayutsya chislom roztashuvannyam i tipom bakterialnih magnitnih chastinok BMCh yaki voni mistyat 6 MTB mozhna podiliti na dvi kategoriyi zgidno z tim chi voni viroblyayut chastinki magnetitu Fe3 O4 abo grejgitu Fe3 S4 hocha deyaki vidi zdatni do stvorennya oboh tipiv chastinok Magnetit maye magnitnij moment vtrichi bilshij za grejgit 5 Magnetit viroblyayuchi magnitotaksisni bakteriyi zazvichaj znahodyatsya v kisnevo bezkisnevij perehidnij zoni OATZ zoni perehodu mizh bagatoyu na kisen i bidnoyu na kisen vodoyu abo opadami Mozhlivo sho evolyucijna perevaga nayavnosti magnitotaksisnoyi sistemi pov yazana zi zdatnistyu efektivno oriyentuvatisya v mezhah ciyeyi zoni rizkih himichnih gradiyentiv zaminyuyuchi trivimirnij vidguk odnovimirnim div pidrozdil Magnetizm nizhche dlya opisu cogo mehanizmu Deyaki vidi magnitotaksisnih bakterij mozhut viroblyati magnetit navit v anaerobnih umovah vikoristovuyuchi oksidi azotu nitrati abo sulfati yak kincevij akceptor elektronu Grejgit viroblyayuchi magnitotaksisni bakteriyi zazvichaj strogo anaerobni 7 Zaraz vvazhayetsya sho MTB evolyucionuvali protyagom rannoyi Proterozojskoyi eri oskilki zbilshennya kilkosti atmosfernogo kisnyu skorotilo kilkist zaliza rozchinenogo v okeanah Organizmi pochali zberigati zalizo v pevnij formi a ce vnutrishnoklitinne zalizo bulo piznishe pristosovane dlya formuvannya magnetosom i vikoristannya yih dlya magnitotaksisa Ci ranni MTB mozhlivo brali uchast v utvorenni pershih klitin eukariotiv 4 Biogennij magnetit ne tak silno vidminnij vid magnetitu magnitotaksisnih bakterij buv takozh znajdenij u vishih organizmah vid evglenovih vodorostej do deyakih rib 8 ptahiv i lyudini 9 Magnitotaksisni bakteriyi utrimuyut svoyi magnitni chastinki v lancyuzhkah yak ce duzhe dobro vidno na mikrozobrazhennyah bakterij rodu Magnetospirillum Magnitnij dipol klitini suma dipolnih momentiv vsih BMCh zvichajno dostatnij shob pasivno oriyentuvati klitinu i podolati vipadkovi sili brounivskogo ruhu vodnogo otochennya 7 Pri nayavnosti bilsh nizh odnogo lancyuzhka mizhlancyuzhkovi sili vidshtovhuyut ci strukturi do krayu klitini sprichinyayuchi turgor 5 Riznomanittya MTB proyavlyayetsya visokim chislom riznih morfotipiv znajdenih v prirodnih zrazkah vodi abo opadiv Morfotipi sho zazvichaj mozhna sposterigati vklyuchayut sferichni abo eliptichni klitini koki palichkopodibni bacili zignuti vibrioni j spiralni spirili riznogo rozmiru Odin z najbilsh unikalnih morfotipiv bagatoklitinna bakteriya vidoma yak bagatoklitinnij magnitotaksisnij prokariot BMP MMP Nezvazhayuchi na yih morfologiyu vsi vivcheni MTB ruhomi za dopomogoyu dzhgutikiv i mayut harakternu dlya gram negativnih bakterij strukturu klitinnoyi stinki Roztashuvannya ta chislo dzhgutikiv vidriznyayetsya i mozhe buti takozh polyarnim dvopolyusnim abo puchkovim Insha risa yaka pokazuye znachnu riznomanitnist roztashuvannya magnetosom useredini bakterialnoyi klitini U bilshosti MT magnetosomi vistroyeni u lancyuzhkah riznih za dovzhinoyu ta chislom magnetosom uzdovzh dovgoyi osi bakteriyi sho ye magnitno najefektivnishoyu oriyentaciyeyu Prote dispersnij rozpodil abo klasteri magnetosom zustrichayutsya v deyakih MTB zvichajno na odnij storoni klitini yaka chasto vidpovidaye miscepolozhennyu dzhgutika Okrim magnetosom v MTB zustrichayutsya veliki granuli sho mistyat elementarnu sirku polifosfati abo poli b gidroksibutirat Najchastishe u prirodnih zrazkah osoblivo zrazkah opadiv zustrichayutsya MTB kokovoyi formi sho mayut dva puchka dzhgutikiv na chastkovo plaskomu boci Cej harakternij bilofotrofnij viglyad dav nazvu zaproponovanomu rodu Bilophococcus dlya cih bakterij Na vidminu vid nih dva morfologichno vidminni tipi MTB regulyarno sposterigayutsya v prirodnih zrazkah ale nikoli ne buli izolovani v chistij kulturi BPM i velika palichka sho mistit znachnu kilkist magnetosom u formi gachkiv Magnetobacterium bavaricum Magnetizm Redaguvati Fizichno rozvitok magnitnogo kristalu upravlyayetsya dvoma chinnikami odin namagayetsya virivnyati u odnomu napryamku magnitni momenti molekul v kristali a inshij skorochuye magnitnu silu kristala dozvolyayuchi prikriplennya molekuli z protilezhnim magnitnim momentom U prirodi ce viklikaye isnuvannya magnitnih domeniv rozmirom priblizno 150 nm dlya magnetitu v mezhah kozhnogo domenu molekuli mayut blizku oriyentaciyu ale zminyuyut yiyi na mezhi mizh domenami Tomu makroskopichno zalizo nemagnitne u vidsutnosti prikladenogo polya Tak samo nadzvichajno malenki magnitni chastinki ne proyavlyayut magnitnih vlastivostej pri kimnatnij temperaturi yih magnitnij moment bezupinno zminyuyetsya teplovim ruhom 5 Natomist individualni kristali magnetitu v MTB mayut rozmiri u mezhah vid 35 do 120 nm tobto dostatno veliki shob mati pomitnij magnitnij moment pri comu zalishayutsya v mezhah odnogo domenu 7 Posilannya Redaguvati Bellini Salvatore Arhivovano 13 bereznya 2007 u Wayback Machine Su di un particolare comportamento di batteri d acqua dolce Arhivovano 30 veresnya 2007 u Wayback Machine 1963 Instituto di Microbiologia dell Universita di Pavia Blakemore Richard Magnetotactic Bacteria 1975 Science 190 377 379 Urban Adverse effects of microgravity on the magnetotactic bacterium Magnetospirillum magnetotacticum 2000 Acta Astronautica Elsevier a b Chang S R and J L Kirschvink Magnetofossils the magnetization of sediments and the evolution of magnetite biomineralization 1989 Annual Review of Earth and Planetary Sciences 17 169 195 a b v g Cat Faber Living Lodestones Magnetotactic bacteria Arhivovano 7 travnya 2006 u Wayback Machine Strange Horizons 2001 Schuler Dirk The biomineralization of magnetosomes in Magnetospirillum gryphiswaldense 2002 Int Microbiology a b v Bazylinski Dennis Controlled biomineralization of magnetic minerals by magnetotactic bacteria 1995 Chemical Geology Elsevier A Big Magnet in a Small Fish angl Arhiv originalu za veresen 2022 Procitovano 20 veresnya 2022 R Giere Magnetite in the human body Biogenic vs anthropogenic PNAS 2022 T 113 vip 43 S 11986 11987 DOI 10 1073 pnas 1613349113 Procitovano 20 veresnya 2022 Resursi Internet Redaguvatihttp www gps caltech edu jkirschvink magnetofossil html Arhivovano 9 travnya 2012 u Wayback Machine http www calpoly edu rfrankel mtbcalpoly html Arhivovano 3 lyutogo 2012 u WebCite https web archive org web 20070111022247 http www agu org revgeophys moskow01 moskow01 html Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Magnetotaktichni bakteriyi amp oldid 40246385