Magnetovétel

A magnetorecepció (a kifejezés használata 1972 óta ismert [1] , eng.  magnetorecepció , még magnetocepció ) olyan érzékszerv, amely a test számára lehetővé teszi a mágneses tér érzékelését , amely lehetővé teszi a mozgás irányának, magasságának, ill. hely a földön. Ezt az érzéket a gerinctelenek és rovarok bionavigációjának jelenségére, valamint az állatok regionális ökoszisztémáiban való tájékozódás fejlesztésére szolgáló eszköznek tekintik. Amikor a magnetorecepciót navigációs eszközként és módszerként alkalmazzuk, a test a Föld mágneses mezejének és irányának észlelésével foglalkozik.

Magnetorecepciót figyeltek meg baktériumoknál , gerincteleneknél, például gyümölcslegyeknél , homároknál és mézelő méheknél . Ez az érzés bizonyos gerincesekben is jelen van, különösen - madarakban , teknősökben , cápákban és néhány rájában . A magnetorecepció emberben való jelenlétére vonatkozó állítás ellentmondásos.

Javasolt magyarázatok a jelenségre

A mágneses mezők élő szervezetek általi térbeli tájékozódásra való felhasználásának egyértelmű demonstrációja a baktériumok egy bizonyos osztályában, amelyet magnetotaktikus baktériumoknak neveznek. Ezek a mikroorganizmusok a magnetotaxis néven ismert viselkedési jelenséget mutatják , amelyben a baktérium a Föld mágneses erővonalai mentén tájékozódik és korrigálja az irányát. Az ilyen baktériumoknak magnetoszómáik vannak - magnetit vagy vas-szulfid  részecskék , amelyek a baktériumsejtek belsejében helyezkednek el [2] . Valójában minden egyes baktériumsejt úgy működik, mint egy mágneses dipólus . Láncokká egyesítik őket, amelyekben az egyes magnetoszómák dipólusmomentumai párhuzamosan helyezkednek el az összes többi magnetoszómával, ezáltal biztosítva egy ilyen baktériumot állandó mágneses jellemzőkkel. Ezek a láncok szimmetrikusan alakulnak ki, ami lehetővé teszi a sejtek kristályszerkezetének megőrzését [3] . Úgy gondolják, hogy az ilyen baktériumok állandó mágneses érzékenységgel rendelkeznek.

A magnetorecepció hatásmechanizmusa állatokban továbbra is tisztázatlan, de két fő hipotézis magyarázza ezt a jelenséget [4] . Az egyik modell szerint, ha a kriptokrómokat kék spektrumú fénynek teszik ki, akkor aktiválódnak és két gyökpárt alkotnak (egyetlen párosítatlan elektronnal rendelkező molekulák), és ennek a két párosítatlan elektronnak a spinjei korrelálnak egymással [5] . A környező mágneses tér befolyásolja ennek a korrelációnak a megnyilvánulását (párhuzamos vagy antiparallel), és ez viszont befolyásolja azt az időtartamot, ameddig a kriptokrómok aktivált állapotukban maradnak. A kriptokrómok aktiválása a retina neuronjainak érzékenységének megváltozásához vezethet , és ennek eredményeként a madár „láthatja” a mágneses teret [6] . A Föld mágneses tere mindössze 50 μT (0,5 gauss ), ezért nagyon nehéz megérteni, hogyan tud bármilyen kémiai változást előidézni, kivéve azokat, amelyekben a gyökpárok közötti gyenge mágneses mezőket érinti [7] . Ezért tekintik a kriptokrómokat meghatározónak a Drosophila melanogaster gyümölcslégy fényfüggő mágneses mezők érzékelési képessége szempontjából [8] .

A magnetorecepciós mechanizmus másik javasolt modellje a Fe 3 O 4 -on , más néven vas(II, III)-oxidon vagy magnetiton alapul, amely erős mágnesességgel rendelkező természetes oxid [5] . A vas(II, III)-oxid tartósan mágnesezett marad, ha hossza 50 nm -nél nagyobb , és mágnesezetté válik, ha 50 nm-nél kisebb mágneses tér hatására [9] . Mindkét esetben a Föld mágneses tere a mágneses rezgésekre érzékeny oxidra gyakorolt ​​fizikai hatás eredményeként a test által érzékelhető jelek képződését idézi elő.

Az állatok mágneses mezőinek érzékelésére szolgáló mechanizmus egy másik, kevésbé elterjedt típusa, amelyet részletesen leírtak, az induktív technikák (sense), amelyeket a cápák, ráják és kimérák ( porcos halak ) használnak. Ezeknek a fajoknak egyedi elektroreceptor érzékszervei vannak , amelyeket Lorenzini ampulláiként ismernek , és amelyek képesek érzékelni az elektromos potenciál legkisebb változásait. Ezek a szervek nyálkával teli csatornákból jönnek létre, amelyek a bőr pórusaiból az állat húsában lévő kis tasakokba vezetnek, amelyek szintén nyálkával vannak megtöltve. Lorenzini ampullái képesek egyenáram észlelésére , ezért azt javasolták, hogy az állatok ezeket az érzékszerveket használják a zsákmány és a ragadozók gyenge elektromos mezőinek felismerésére. Fennáll annak a lehetősége is, hogy ezek a szervek képesek érzékelni a mágneses mezőket, a Faraday-törvény szerint : ha egy elektromos vezető mágneses térben mozog, elektrosztatikus potenciál keletkezik . Ebben az esetben a vezető egy mágneses térben mozgó állat, és a képződött potenciál a vezetőn áthaladó elektromos áramlás sebességének időbeli változásaitól függ, a képlet szerint . Ezek a szervek képesek érzékelni a pórusok és az elektroreceptor zsák alapja közötti potenciálkülönbség igen csekély ingadozásait. A potenciál növekedése az idegi aktivitás gyengülését okozza, a potenciál csökkenése pedig az idegi aktivitás növekedését vonja maga után. Ez az állapot hasonló az olyan elektromos vezetőben előforduló jelenségekhez, amelyen az áram áthalad: a csatorna állandó elektromos ellenállásával a potenciál növekedése az észlelt áram csökkenéséhez vezet, és fordítva. Ezek a receptorok a cápák és ráják szája és orra mentén helyezkednek el.

Gerincteleneknél

Kagyló

A Tochuina tetraquetra puhatestű (korábbi nevén Tritonia diomedea vagy Tritonia gigantea ) olyan kutatások tárgya volt, amelyek célja olyan jellemzők azonosítása volt, amelyek magyarázatot adhatnak a fajhoz tartozó szervezetek magnetorecepciójának alapjául szolgáló neurocelluláris mechanizmusra. A Tochuina fajokkal végzett legkorábbi munkák némelyike ​​bebizonyította, hogy a telihold kezdete előtt a tochuina egyedek spontán módon a geomágneses északkeleti irányba mutatták testüket [10] . Kutatási célból egy Y alakú labirintust hoztak létre, melynek mágneses mezője a jobb irány a geomágneses délnek, a bal irány pedig a geomágneses keletnek felelt meg. Ezen a mágneses téren belül a labirintusban lévő Tochuina egyedek 80%-a balra fordult az elágazásnál, vagyis a geomágneses keleti irányba. Azonban a mágneses tér megfordítása után, amelyben a mágneses észak 180°-osnak bizonyult a kiindulási ponthoz képest, a puhatestűek nem preferálták egyértelműen egyik elérhető irányt sem, amely most a mágneses északnak (jobbra) és a mágneses keletnek ( bal). Noha ezek az eredmények meglehetősen érdekesek voltak, nem erősítik meg határozottan azt, hogy a Tochuina puhatestűek mágneses teret használnak magnetorecepció révén. E kísérletek során nem lehetett ellenőrizni a Rubens tekercs aktiválását a mágneses tér megfordítása során. Ezért fennáll annak a lehetősége, hogy a tekercs által keltett hő vagy zaj volt a felelős azért, hogy a kagylók nem választottak semmilyen olyan irányt, amely egyébként prioritást élvezne számukra. A Tochuina egyedekkel végzett további munka során nem sikerült azonosítani egyetlen olyan neuront sem, amelyek teljesítménye gyors változást mutatott volna a mágneses tereknek való kitettség következtében [11] [12] . A Tochuina puhatestű puhatestű ganglionjában található szárban lévő neuronok ( Pd5 ) azonban fokozatos változást mutattak ezen neuronok tüzelési gyakoriságában ahhoz képest, amely a Rubens-tekercs hatására 30 percnyi mágneses stimuláció után kezdődik. További vizsgálatok azt találták, hogy a Pd7 kocsány ganglionban elhelyezkedő neuronok gátlás jeleit mutatták, ami a Rubens tekercs által generált mágneses tér 30 perces expozíciójának az eredménye. Jelenleg (2014-től) a Pd5 és Pd7 neuronok funkciója továbbra is tisztázatlan.

Diptera

A Drosophila fruitis egy másik gerinctelen állat, amely képes lehet mágneses mezők segítségével navigálni. A kísérleti kutatási módszerek, mint például az egyes gének törlése, lehetővé tették a magnetorecepció valószínűségének jobb vizsgálatát ezekben a gyümölcslegyekben. Különféle gyümölcslegy-törzseket képeztek ki arra, hogy reagáljanak a mágneses mezőkre. A preferenciális teszt során a rovarokat egy speciális szerkezetben helyezték el, két ujjal, amelyet elektromos vezetékkel csavartak be. Az áram áthaladt ezeken a "tekercseken", de csak az egyiket hangolták úgy, hogy 5 gauss mágneses mezőt hozzanak létre . Ebben a T-alakú szerkezetben lévő legyeket megvizsgálták, hogy képesek-e felismerni a mágneses mező jelenlétét az egyik hüvelyben, valamint azt, hogy hogyan reagáltak a mágneses mezők felismerésére szolgáló képzésre, amely a feladat sikeres teljesítése szacharóz jutalommal zárult. Ezen légyfajták közül sok érzékenységet mutatott a mágneses térre edzés után. Miután azonban egyetlen kriptokrómot eltávolítanak a Cry1 génből missense mutációval , vagy a Cry gént lecserélik , a legyek elvesztik érzékenységüket a mágneses mezőkre. Ezen túlmenően, ha a bemeneti fényt úgy szűrik, hogy csak a 420 nm-nél nagyobb hullámhosszakat engedjék meg, a Drosophila elveszíti a mágneses mezők felismerésének képességét is. A megvilágítási szűrésre adott válasz valószínűleg a légy kriptokrómának működési fényspektrumával függ össze, amely 350 nm és 400 nm között, a platók pedig 430-450 nm között mozog [13] . A kutatók korábban úgy gondolták, hogy a kriptokrómban található triptofán -triád felelős a szabad gyökök jelenlétéért, amelyekre a mágneses mezők hatással lehetnek, de a friss legyekkel végzett kísérletek során kiderült, hogy a triptofánnak semmi köze a kriptokrómmal kapcsolatos magnetorecepcióhoz. A triptofán fehérje megváltoztatása vagy cseréje nem eredményezi a mágneses érzékenység elvesztését azokban a legyekben, amelyek Cry1 típusú kriptokrómmal vagy gerincesekben is megtalálható kriptokrómmal, Cry2 -vel [14] rendelkeznek . Így még mindig nem világos, hogy a kriptokrómok hogyan teszik lehetővé a magnetovételt. Ezekben a kísérletekben 5 gauss mágneses teret használtak, amely 10-szer erősebb, mint a Föld mágneses mezeje . A Drosophila nem tud reagálni a sokkal gyengébb földi mágneses térre.

Madarak

Házi galambok

A fejlett otthoni ösztönnel rendelkező házi galambok régóta ismertek arról, hogy képesek kifinomult navigációs rendszerük részeként mágneses mezőket használni [15] . William Keaton kutatása kimutatta, hogy a házigalambok - ha mesterségesen és hirtelen megváltoztatják (időben eltolják) napi rutinjukat - napsütéses, felhőtlen időben képtelenek megfelelően navigálni az űrben. Ennek okának azt tekintették, hogy az általában a nap által orientált galambok a nap folyamán fokozatosan korrigálják térbeli orientációjukat a nap égbolt helyzetének változásával, míg a reggeli indulás kényszerített késleltetése után utcában a galambok nem tudtak ilyen korrekciót végrehajtani. Ha azonban jelentős késéssel, de borús, borús időben engedték szabadon a galambokat, akkor a navigációjuk hibátlanul működött. Ez annak a hipotézisnek a megjelenéséhez vezetett, hogy bizonyos feltételek mellett a galambok térbeli tájékozódása "átvált" a mágneses mezők érzékelésére. A galambok hátára erősített mágnesekkel végzett további kísérletek kimutatták, hogy a madárnak a Föld mágneses mezejének érzékelési képességének megzavarása felhős időben tájékozódási zavarhoz vezet [16] . A galambok magnetorecepciójában két mechanizmus vesz részt: egy szabad gyökpáron alapuló mechanizmus , amely egy madár látásán keresztül nyilvánul meg („látható mágneses mező”), és egy mágneses iránytű, amely magnetiteken alapul. [17] . Újabb tanulmányok kimutatták, hogy a galambok 186 µT (1,86 gauss ) mágneses anomáliákat is képesek észlelni [18] .

A szelektív kísérletekben a madarakat arra nevelték, hogy az alagút egyik végén lévő emelvényre ugorjanak, ha nem volt jelen mágneses tér, vagy a másik végén lévő platformra, ha mágneses tér volt jelen. Ebben a tesztben a madarakat táplálékkal jutalmazták, és étkezési késleltetéssel büntették. A galambok az esetek 55-65%-ában képesek voltak a helyes választásra, ami magasabb, mint az várható lenne, ha a galambok csak találgatnának, és nem választanának. A galambok mágneses mezők észlelési képességét ronthatja, ha lidokaint  , érzéstelenítőt alkalmaznak az orrnyálkahártyán. Ezen túlmenően, a trigeminus ideg felhasadása a galambban a mágneses mezők észlelési képességének elvesztéséhez vezet, míg a szaglóideg hasadása nem. Ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a galamb csőrében található magnetit közvetetten, a trigeminus idegen keresztül felelős a magnetorecepcióért. Arra azonban nem volt bizonyíték, hogy a galambok csőrébe helyezett magnetit valamilyen módon reagálhatna olyan gyenge mágneses térre, mint a földi [19] . Ezért a galambok mágneses érzékenységéért felelős receptort nem határozták meg véglegesen.

A galambok mágneses mezőjének szenzoros receptora mellett neuronális zónákat is vizsgáltak, amelyek feltehetően részt vesznek a mágneses mezőkkel kapcsolatos információk agy általi feldolgozásában. Az 50 vagy 150 µT mágneses mező hatására megnövekedett aktivitású agyterületek közé tartoznak a hátsó vestibularis idegmagok, a thalamus , a hippocampus és a vizuális hyperpallium [ 20 ] . 

Amint fentebb megjegyeztük, a galambok voltak az elsők, akik azt az ötletet keltették az emberekben, hogy az állatoknak van magnetorecepciója, amely navigációra használható. Ezért ők voltak a magnetorecepció mechanizmusainak tanulmányozását és megértését célzó kutatások elsődleges tárgyai. A galambok magnetorecepciójának pontos mechanizmusát azonban nem határozták meg, így még mindig nem világos, hogy a galambok kizárólag a receptorra (a kriptokrómon keresztül közvetve) vagy a madárcsőrben található magnetitre támaszkodnak.

Házi csirkék

A házi csirkéknél vas-ásványi lerakódások vannak a felső csőr dendriteiben , ami képessé teszi őket magnetorecepcióra [21] [22] . Noha a csirkék a Föld mágneses mezejéből szereznek irányinformációt, hogy viszonylag kis területeken navigálhassanak, a csőrük levágása rontja a zárt elágazású rendszerekben való navigálási képességüket, illetve a szabad tartású nyílt rendszerekben az épületekbe való be- és kilépési képességüket [23] .

Egyéb madarak

A legújabb tanulmányok magnetorecepció jelenlétét mutatják egyes énekesmadarakban, például vörösbegyekben, bobolinkban és fehér szemekben. Van egy hipotézis, hogy a magnetoreceptor rendszert két mechanizmus képviseli, amelyek a retinában és a felső csőrben helyezkednek el [24] .

Emlősökben

Egerekkel , vakond patkányokkal és denevérekkel végzett vizsgálatok azt találták, hogy egyes emlősök képesek magnetorecepcióra is. Ha az erdei egereket valahová az élőhelyükön és a szomszédos területeiken kívülre helyezik, és ugyanakkor megfosztanak minden vizuális és szaglási tereptárgytól, akkor is megtalálják az utat otthonukba (ezekben a kísérletekben abba a ketrecbe, amelyben éltek) – amíg a ketrecük el nem kerül. fordított mágneses teret alkalmaznak (ekkor elveszítik minden orientációját és nem találnak haza) [25] . Ha azonban ugyanezek az egerek hozzáférnek a vizuális jelzésekhez, a fordított mágneses tér ellenére képesek hazatalálni. Ez azt jelenti, hogy az erdei egerek mágneses mezőt használnak az űrben való tájékozódáshoz, feltéve, hogy ezen kívül nincs más tereptárgy. Mindazonáltal mindezen tanulmányokat komoly kritika érte, mivel nehéz teljesen kiküszöbölni az összes szenzoros jelzést, és tekintettel arra a tényre is, hogy néhány ilyen kísérletben a mágneses teret a tesztelés előtt megváltoztatták, ahelyett, hogy már a vizsgálat során megváltoztatták volna. a teszt.kísérlet [26] . Ezért, figyelembe véve a mágneses mezők aktiválási idejét, e kísérletek eredményei nem adnak végleges és egyértelmű megerősítést arra vonatkozóan, hogy az erdei egerek más tereptárgyak hiányában magnetorecepciót használnak a térbeli tájékozódáshoz.

A földalatti emlősökkel, a vakondpatkányok családjába tartozó Fukomys amatus fajjal végzett vizsgálatok arra a következtetésre jutottak, hogy ezek az állatok mágneses mezőket használnak iránytűként, hogy segítsenek megtalálni fészkeiket [26] . Ellentétben az erdei egerekkel végzett vizsgálatokkal, a zambiai vakondpatkányok (Fukomys amatus) nem mutattak semmilyen változást a viselkedésükben vizuális jelekkel, például napfénnyel vagy anélkül. Ezt az eredményt a rágcsálók földalatti életmódjával magyarázták. Az ezen vakond patkányfajokon végzett magnetorecepció további vizsgálatai arra a következtetésre jutottak, hogy ha egy rágcsáló erős mágneses térben tartózkodik, az agya felső colliculusában megnő az idegaktivitás, ami az azonnali korai gének aktiválódásában nyilvánult meg [27]. ] . Az agy felső colliculusának két szintjén - a közvetlen szürkeréteg külső alrétegében és a mélyebb szürkerétegben - a neuronok aktivitási szintje nem specifikus módon emelkedett, amikor a rágcsálókat különböző mágneses mezőknek tették ki. A közvetlen szürke réteg (InGi) belső alrétege esetében azonban két-három sejtcsoport volt aktivitást mutatva. És minél hosszabb ideig voltak kitéve a rágcsálók a mágneses térnek, annál erősebben reagálnak az InGi-n belüli közvetlen korai gének. Másrészt, ha a rágcsálókat mágneses mezőbe helyezték, és olyan gáttal vették körül, amely a mágneses energiának csak egy kis részét engedte át, akkor csak néhány szétszórt, egyetlen sejt aktiválódott az állatok agyában. Ezért arra a következtetésre jutottak, hogy az emlősökben az agy colliculus felső része a mágneses információ feldolgozásának fontos idegrendszere.

Fennáll a lehetőség, hogy a denevérek is mágneses teret használnak a térbeli tájékozódáshoz. Míg a tudósok tudják, hogy a denevérek echolokációt használnak a rövid távolságok navigálására, továbbra sem világos, hogyan navigálnak sokkal nagyobb távolságokon [28] . Ha egy denevérfajt, az Eptesicus fuscus -t kiszedjük a hazájából, és az óramutató járásával megegyezően vagy azzal ellentétes irányban 90 fokkal eltolt mágneses térbe helyezzük a mágneses északi irányból, dezorientálódik, és rossz irányba repül, amikor megpróbál hazatalálni. Ezért valószínűnek tűnik, hogy az Eptesicus fuscus denevérek képesek magnetorecepcióra. A mágneses mezők denevérekre gyakorolt ​​hatásának valódi mechanizmusa azonban továbbra is tisztázatlan, mivel a mágneses mező számukra térképként, iránytűként vagy iránytű kalibrátorként is működhet. Egy másik denevérfajon ( Myotis myotis ) végzett újabb vizsgálatok néhány bizonyítékot találtak, amelyek alátámasztják azt a hipotézist, hogy a denevérek csak iránytű kalibrátorként használják a mágneses tereket, míg a nap a fő iránytűjük [29] .

A vörös rókák ( Vulpes vulpes ) kis rágcsálókra vadászva használhatják a magnetorecepciót. Amikor apró zsákmányt, például egeret vagy pocokat hajtanak végre , leggyakrabban az északkeleti iránytű irányába ugranak. Ráadásul a sikeres támadások között az északi irány [30] dominál , míg az összes többi irányú támadás kudarcot vall [31] .

Vannak olyan bizonyítékok is, amelyek lehetővé teszik, hogy beszéljünk a magnetorecepció jelenlétéről a nagy emlősökben. A szarvasmarhák, valamint az európai őz ( Careolus capreolus ) és a gímszarvas ( Cervus elaphus ) pihenésekor vagy legelőn táplálkozva általában dél-északi (ÉSZ) irányba igazítják testüket [32] . Mivel a szél, a nap, valamint a dombok és lejtőik jelenléte általános, mindenütt jelenlévő tényezőként kizárható volt ebből a vizsgálatból, csak az állatok testének a mágneses tér vektora mentén történő elrendezése adhatja a legvalószínűbb magyarázatot az állatok megfigyelt viselkedésére. A tanulmány leíró jellege ellenére azonban más lehetséges alternatív magyarázatok (például napelemes iránytű) sem zárhatók ki. Egy későbbi, kapcsolódó tanulmányban a tudósok a kérődzők testeinek irányát elemezték olyan helyeken, ahol a geomágneses mezőt nagyfeszültségű vezetékek zavarják; A tanulmány célja annak meghatározása volt, hogy a mágneses mezők helyi változásai hogyan befolyásolhatják az állatok tájékozódási viselkedését. A megfigyeléseket és számításokat az állatállományokról készült műholdfelvételek és légifelvételek, valamint a legelőkön szarvasok terepi megfigyelései alapján végeztük. Mindkét típus testének térbeli tájolása szabálytalan volt a nagyfeszültségű vezetékek alatt vagy közelében. Ráadásul azok a szarvasmarhák, amelyek különböző mágneses tereknek voltak kitéve közvetlenül az elektromos vezetékek alatt vagy nem messze, különböző mágneses irányokba rohanva, meglehetősen eltérő mintákat alkottak elhelyezkedésükkel. A nagyfeszültségű vezetékek zavaró hatása eltűnt a távolság növekedésével [33] . 2011-ben azonban cseh tudósok egy csoportja sikertelen kísérletről számolt be a Google Earth különféle képeinek felhasználásával az említett vizsgálatok eredményeinek reprodukálására [34] .

Emberek

Embereknél találtak olyan csontokat, amelyek mágneses térrel kölcsönhatásba léphetnek az orrrégióban, nevezetesen a sphenoid sinusban és az etmoid labirintusban [35] . Az 1970-es évek végén Robin Baker kutatócsoportja a Manchesteri Egyetemen kísérleteket kezdett végezni, amelyek célja a magnetorecepció jeleinek azonosítása volt emberekben: ezekben a kísérletekben az emberek dezorientáltak, majd kérdéseket tettek fel nekik bizonyos irányokról; Az alanyok válaszai pontosabbak voltak, ha nem erősítettek mágnest a fejükhöz [36] . Más tudósok később azt állították, hogy nem tudták megismételni ugyanazokat az eredményeket hasonló kísérletekben [36] [37] . A 2007-es vizsgálatok eredményeként némileg eltérő jelek jelentek meg a magnetorecepció emberben való jelenlétére: kiderült, hogy az alacsony frekvenciájú mágneses mezők kiváltott potenciált tudnak létrehozni az emberi agyban [38] .

Az emberben a magnetorecepció mesterségesen is létrehozható - mágneses implantátumok [39] és külső, nem állandó, mesterséges érzékszervek [40] segítségével . Ez a megközelítés azonban szinte semmilyen információt nem ad az emberek veleszületett magnetorecepciós képességéről.

Érdemes megjegyezni, hogy egy mágnesesen érzékeny fehérjét, a kriptokróm - 2 -t találtak az emberi szemben [41] . Azonban még mindig nem világos, hogy ez a fehérje ugyanúgy működik-e az emberben, mint a Drosophila esetében, és hogy használható-e magnetorecepcióra.

A 2019-ben végzett elektroencefalogramos vizsgálatok kimutatták, hogy az emberi agy képes reagálni a mágneses tér változásaira [42] .

A mágneses tér megengedett szintjei

A statikus mágneses tér emberre gyakorolt ​​hatásait a Nem ionizáló sugárzás elleni védelemmel foglalkozó nemzetközi bizottság vizsgálta. A munkahelyen megengedett expozíciónak olyan mértékű mágneses mezőt tekintettek, amikor a mozgás során az emberek nem tapasztalnak szédülést és hányingert. A munkahelyen a megengedett expozíciós szintet 200 mT -ban (súlyozott átlagban) határozták meg a munkanap során, a megengedett maximális szint pedig 2 T. Az általános populációra vonatkozóan 40 mT hosszú távú expozíciós szintet állapítottak meg [43] .

Oroszországban az állandó mágneses mező (valamint az elektrosztatikus mező és az elektromágneses mezők széles frekvenciatartományban) megengedett legnagyobb szintjét a SanPiN 2.2.4.1191-03 "Elektromágneses mezők gyártási körülmények között" egészségügyi és járványügyi szabályok és előírások határozzák meg. [44] .

Problémák

A legjelentősebb probléma, amely az állatok mágneses érzékszervei verifikációját érinti, hogy a magnetorecepció jelenségével kapcsolatos több mint 40 éves kutatás ellenére az érzékszervi receptort még nem sikerült azonosítani [17] . Figyelembe véve, hogy egy teljes receptorrendszer elfér egy köbmilliméterben, de mágneses tartalma még mindig kevesebb, mint egy ppm , nyilvánvalóvá válik, hogy rendkívül nehéz elkülöníteni az agy azon részeit, amelyek képesek feldolgozni az ilyen információkat [45] . Különböző organizmusokban egy receptor vett részt a magnetorecepció mechanizmusában, amely kriptokrómokon keresztül kap információt. Ugyanakkor a magnetitrendszer relevánsnak bizonyult a madarak mágneses érzékenysége szempontjából. Sőt, lehetséges, hogy mindkét mechanizmus egyszerre játszik szerepet a mágneses mezők állati szervezetek általi észlelésében. A madarak esetében a dualisztikus mechanizmus ilyen elmélete sok kérdést vet fel, különösen: ha ez a mechanizmus valóban felelős a madarak magnetorecepciójáért, akkor az egyes módszerek mennyire felelősek a külső ingerek átviteléért, és hogyan váltják ki azokat. az agymadarak által értelmezhető jelet képezni, amely a Föld ilyen gyenge mágneses tere hatásának következménye [7] .

Ezen túlmenően továbbra is tisztázatlan, hogy a magnetorecepció milyen konkrét feladatot lát el az állatok navigációjában. Úgy tűnik, hogy egyes állatok a mágneses érzéküket térképként, iránytűként, mások iránytű kalibrátorként használják. Ez az iránytű módszer lehetővé teszi az állatok számára, hogy ne csak az északi irányt határozzák meg, hanem egy meghatározott, változatlan irányt is tartsanak a vándorlás során. Bár a vándorló navigáció szempontjából fontos a mozgás irányának érzékelése, sok állat a Föld mágneses terének kisebb ingadozásait is képes észlelni, és a kapott információk alapján több kilométeres pontossággal koordinátatérképeket, vagy még pontosabb [ 46] . Például úgy gondolják, hogy az olyan madarak, mint a postagalamb, a csőrükben található magnetit segítségével azonosítják a mágneses indikátorokat; ezért az információ, amelyet így kapnak a mágneses mezőkből, valószínűleg egyfajta térkép a területről [7] . Vannak azonban alternatív változatok a galambok magnetorecepciójára vonatkozóan, amelyek mögött ezek a madarak egy kriptokróm receptort használnak, amely vizuális (vizuális) jelek formájában, mint egy iránytű információt küld az agynak [7] .

A madarak és más állatok magnetorecepciójának feladatai eltérőek lehetnek, de nehezen tanulmányozhatók, és maguk a magnetorecepció jelei is gyengék maradnak. Számos kísérletben, amelyeket ennek a jelenségnek a tanulmányozására végeztek, a tudósok a Föld mágneses mezőjénél erősebb mágneses tereket használtak. Egyes tanulmányok, például a Tritonia puhatestűvel végzett vizsgálatok egy vagy két idegsejt elektrofiziológiai adatait használták fel, míg sok más e nélkül készült.

Jegyzetek

  1. ↑ M. LINDAUER & H. MARTIN in S. R. Galler et al. . Állattájolás és  navigáció .
  2. ↑ Blakemore, R. Magnetotactic Bacteria  (angol)  // Tudomány : folyóirat. - 1975. - 1. évf. 190 , sz. 4212 . - P. 377-379 . - doi : 10.1126/tudomány.170679 . - . — PMID 170679 .
  3. ↑ Magnetospirillum gryphiswaldense (angol) magnetoszóma képződésének biokémiája és molekuláris biológiája  (hozzáférhetetlen link) . A Magneto-Lab. Letöltve: 2009. április 27. Az eredetiből archiválva : 2008. május 27.. 
  4. ↑ Wolfgang Wiltschko, Roswitha Wiltschko. Mágneses orientáció és magnetorecepció madarakban és más állatokban  (angol)  // Journal of Comparative Physiology. A, Neuroethology, Sensory, Neural and Behavioral Physiology: folyóirat. - 2008. - augusztus ( 191. évf. , 8. sz.). - P. 675-693 . - doi : 10.1007/s00359-005-0627-7 . — PMID 15886990 .
  5. ↑ 1 2 Kirill Stasevich. Érzik-e az állatok a mágneses mezőket?  // Tudomány és élet . - 2016. - 9. sz . - S. 74-79 .
  6. ↑ Kriptokróm és mágneses  érzékelés . "Elméleti és Számítási Biofizikai Csoport" az Illinoisi Egyetemen, Urbana-Champaignben . Letöltve: 2009. február 13. Az eredetiből archiválva : 2019. március 29.
  7. ↑ 1 2 3 4 Rodgers, CT; PJ Hore. Kémiai magnetorecepció madarakban: a radikális pár mechanizmusa  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : Journal. - 2009. - 1. évf. 106 , sz. 2 . - P. 353-360 . - doi : 10.1073/pnas.0711968106 . - . — PMID 19129499 .
  8. ↑ Gegear, Robert J.; Amy Casselman, Scott Waddell, Steven M. Reppert. A kriptokróm fényfüggő mágneses érzékenységet közvetít a Drosophilában  (angolul)  // Nature : Journal. - 2008. - augusztus ( 454. köt. , 7207. sz.). - P. 1014-1018 . - doi : 10.1038/nature07183 . — . — PMID 18641630 .  (Angol)
  9. ↑ Cadiou, Herve; Peter A. McNaughton. Madár-magnetit alapú magnetorecepció: egy fiziológus nézőpontja  //  Journal of the Royal Society Interface : folyóirat. - The Royal Society, 2010. - Vol. 7 , sz. Rugalmas 2 . —P.S193-205 _ _ - doi : 10.1098/rsif.2009.0423.focus .  (Angol)
  10. ↑ Lohmann, KJ; AOD Willows. Lunar-Modulated Geomagnetic Orientation by a Marine Mollusk  (angolul)  // Science : Journal. - 1987. - 1. évf. 235. sz . 4786 . - P. 331-334 . - doi : 10.1126/tudomány.3798115 . - . — PMID 3798115 .  (Angol)
  11. ↑ KJ Lohmann; A.O.D. Willows, R.B. Pinter. Egy azonosítható puhatestű neuron reagál a földi erősségű mágneses mezők változásaira  // The  Journal of Experimental Biology  : folyóirat. — A biológusok társasága, 1991. - 1. évf. 161 . - P. 1-24 . — PMID 1757771 .  (Angol)
  12. ↑ Wang, JH Föld-erősségű mágneses ingerek által gátolt azonosítható neuronok a Tritonia diomedea puhatestűben  // The  Journal of Experimental Biology  : folyóirat. — A biológusok társasága, 2004. - 20. évf. 207 , sz. 6 . - P. 1043-1049 . - doi : 10.1242/jeb.00864 .  (Angol)
  13. ↑ SJ VanVickle-Chavez; RN Van Gelder. A Drosophila Cryptochrome akcióspektruma  (angol)  // Journal of Biological Chemistry  : folyóirat. - 2007. - Vol. 282 , sz. 14 . - P. 10561-10566 . - doi : 10.1074/jbc.M609314200 . — PMID 17284451 .  (Angol)
  14. ↑ RJ Gegear; L. E. Foley, A. Casselman, S. M. Reppert. Az állati kriptokrómok nem szokványos fotokémiai mechanizmussal közvetítik a magnetorecepciót  (angol)  // Nature : Journal. - 2010. - 20. évf. 463 , sz. 7282 . - P. 804-807 . - doi : 10.1038/nature08719 . — . — PMID 20098414 .  (Angol)
  15. ↑ Walcott, C. Pigeon homing: megfigyelések, kísérletek és zavarok  // The  Journal of Experimental Biology  : folyóirat. — A biológusok társasága, 1996. - Vol. 199 , sz. 1. pont . - P. 21-7 . — PMID 9317262 .  (Angol)
  16. ↑ Keeton, WT A mágnesek megzavarják a galambok bejutását  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : Journal  . - 1971. - 1. évf. 68 , sz. 1 . - 102-106 . o . - doi : 10.1073/pnas.68.1.102 . - . — PMID 5276278 .  (Angol)
  17. ↑ 1 2 Gould, JL Mágneses mező érzékenysége állatokban  // Annual review of physiology. - 1984. - T. 46 . - S. 585-598 . - doi : 10.1146/annurev.ph.46.030184.003101 . — PMID 6370118 .  (Angol)
  18. ↑ C.V. Mora; M. Davison, J. M. Wild, M. M. Walker. Magnetoreception and its trigeminus mediation in the homeing galamb  (angol)  // Nature : Journal. - 2004. - 20. évf. 432 . - doi : 10.1038/nature03039.1 .  (Angol)
  19. ↑ H. Mouritsen; T. Ritz. Magnetorecepció és használata a madárnavigációban  //  Current Opinion in Neurobiology. — Elsevier , 2005. — 20. évf. 15 , sz. 4 . - P. 406-414 . - doi : 10.1016/j.conb.2005.06.003 . — PMID 16006116 .  (Angol)
  20. ↑ L.-Q. wu; JD Dickman. Magnetorecepció madáragyban részben a belső fül lagena által közvetített  (angol)  // Current biology  : Journal. - 2011. - 20. évf. 21 , sz. 5 . - P. 418-423 . - doi : 10.1016/j.cub.2011.01.058 . — PMID 21353559 .  (Angol)
  21. ↑ Falkenberg, G., Fleissner, G., Schuchardt, K., Kuehbacher, M., Thalau, P., Mouritsen, H., Heyers, D., Wellenreuther, G. és Fleissner. G., (2010). Madarak magnetorecepciója: Úgy tűnik, hogy a madarak általános jellemzője a kidolgozott vas ásványi anyag, amely dendriteket tartalmaz a felső csőrben. PLoS ONE 5 : e9231 
  22. ↑ Wiltschko, W., Freire, R., Munro, U., Ritz, T., Rogers, LJ, Thalau, P. és Wiltschko. R., (2007). A Gallus gallus házi csirke mágneses iránytűje. Journal of Experimental Biology, 210 : 2300-2310 
  23. ↑ Freire, R., Eastwood, M. A. és Joyce, M., (2011). A csirkékben a csőr kisebb mértékű levágása a mechanorecepció és a magnetorecepció elvesztéséhez vezet. Journal of Animal Science, 89:  1201-1206
  24. ↑ D. A. Kiskinev, N. S. Csernyecov. Magnetoreceptor rendszerek madarakban: a modern kutatás áttekintése  // Journal of General Biology. - 2014. Archiválva : 2017. november 15.
  25. ↑ JG Mather; RR Baker. Mágneses irányérzékelés erdei egerekben útvonalalapú navigációhoz  (angol)  // Nature : Journal. - 1981. - 1. évf. 291. sz . 5811 . - P. 152-155 . - doi : 10.1038/291152a0 . - .  (Angol)
  26. ↑ 1 2 S. Marhold; W. Wiltschko, H. Burda. Mágneses polaritású iránytű a földalatti  emlősök irány meghatározásához //  Naturwissenschaften  : folyóirat. - 1997. - 1. évf. 84 , sz. 9 . - P. 421-423 . - doi : 10.1007/s001140050422 . - Iránykód .
  27. ↑ P. Nemec; J. Altmann, S. Marhold, H. Burda, H. H. Oelschlager. A magnetorecepció neuroanatómiája: Az emlős mágneses orientációjában részt vevő superior colliculus  (angol)  // Science : Journal. - 2001. - 20. évf. 294. sz . 5541 . - P. 366-368 . - doi : 10.1126/tudomány.1063351 . - . — PMID 11598299 .  (Angol)
  28. ↑ R.A. Holland; K. Thorup, M. J. Vonhof, W. W. Cochran, M. Wikelski. A denevérek tájolása a Föld mágneses mezőjének segítségével   // Természet . - 2006. - 20. évf. 444 , sz. 7120 . - 702. o . - doi : 10.1038/444702a . — .  (Angol)
  29. ↑ R. Wiltschko, W. Wiltschko. Magnetorecepció   // BioEsszék _ : folyóirat. - 2006. - 20. évf. 28 , sz. 2 . - 157-168 . o . doi : 10.1002 / bies.20363 . — PMID 16435299 .  (Angol)
  30. ↑ A Fox „távolságmérő” érzékelése kiterjeszti a mágneses menazsériát  . blogs.nature.com . Letöltve: 2014. június 6. Az eredetiből archiválva : 2014. június 24..
  31. ↑ Az iránypreferencia növelheti a vadászat pontosságát a takarmányozó rókáknál  . Biológiai levelek (2011. január 6.). Letöltve: 2014. november 2. Az eredetiből archiválva : 2015. február 18.
  32. ↑ Begall, S., Cerveny, J., Neef, J., Vojtech, O. és Burda, H., (2008). Mágneses beállítás legelő és pihenő szarvasmarhák és szarvasok esetében. Proc. Natl. Acad. sci. USA 105 , 13451-13455 
  33. ↑ Burda, H., Begalla, S., Červený, J., Neefa, J. and Němecd, P., (2009). A rendkívül alacsony frekvenciájú elektromágneses terek megzavarják a kérődzők mágneses igazodását. Proc. Nat. Acad. sci. USA 106 , 5708-5713 
  34. ↑ J. Hert; L. Jelinek, L. Pekarek, A. Pavlicek. Nem találtunk szarvasmarhát a geomágneses erővonalak mentén  //  Journal of Comparative Physiology : folyóirat. - 2011. - 20. évf. 197. sz . 6 . - P. 677-682 . - doi : 10.1007/s00359-011-0628-7 .  (Angol)
  35. ↑ R. R. Baker, J. G. Mather, J. H. Kennaugh. Mágneses csontok az emberi melléküregekben  (angol)  // Természet. - 1983. - január 6. ( 301. évf. , 5895. sz.). - 79-80 . o . - doi : 10.1038/301078a0 . - . — PMID 6823284 .  (Angol)
  36. ↑ 1 2 Baker, R. Robin. Emberi navigáció és magnetorecepció. - Manchester University Press , 1989. - ISBN 0-7190-2627-X .
  37. ↑ R. Wiltschko, W. Wiltschko. mágneses orientáció állatokban. - Springer, 1995. - P. 73. - ISBN 3-540-59257-1 .  (Angol)
  38. ↑ S. Carrubba, C. Frilot, A. L. Chesson, A. A. Marino. Egy nemlineáris emberi mágneses érzék   bizonyítéka // Idegtudomány. - Elsevier , 2007. - január 5. ( 144. kötet , 1. szám ). - P. 356-367 . - doi : 10.1016/j.neuroscience.2006.08.068 . — PMID 17069982 .  (Angol)
  39. ↑ Dann Berg. Body Hacking: My Magnetic Implant  (angol) (2012. március 21.). Letöltve: 2014. november 4. Az eredetiből archiválva : 2014. november 4..
  40. ↑ A feelSpace Project (downlink) . Letöltve: 2014. november 4. Az eredetiből archiválva : 2008. április 6.. 
  41. ↑ Az emberi szem fehérje érzékeli a Föld mágnesességét , Science & Environment , BBC News ( 2011. június 21.). Az eredetiből archiválva : 2014. november 13. Letöltve: 2011. június 21.  
  42. ↑ Mezőpozíció: az emberi test képes lehet érzékelni a Föld mágneses terét | tudomány | A Guardian . Letöltve: 2019. március 19. Az eredetiből archiválva : 2019. március 19.
  43. ↑ WHO | Elektromágneses mezők és közegészségügy . KI. Letöltve: 2019. február 28. Az eredetiből archiválva : 2018. október 19.
  44. ↑ SanPiN 2.2.4.1191-03 Elektromágneses mezők gyártási körülmények között | A mobiltelefonok káros hatásai | Vrednost.ru . www.vrednost.ru Letöltve: 2019. február 28. Az eredetiből archiválva : 2019. március 5..
  45. ↑ Kirschvink , JL Magnetoreception : homing in on gerinces   // Természet . - 1997. - 1. évf. 390 , sz. 6658 . - P. 339-340 . (Angol)  
  46. ↑ Gould, JL Animal navigation: the evolution of magnetic orientation  // Current Biology  : Journal  . - Cell Press , 2008. - Vol. 18 , sz. 11 .  (Angol)

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák