Знайдено живі магніти: крихітні бактерії здивували дослідників (відео)
Багато живих організмів покладаються на органи чуття, яких не мають люди, і одним із найнезвичайніших є здатність реагувати на магнітне поле Землі. Хоча птахи та комахи добре відомі тим, що використовують цей природний орієнтир, крихітні бактерії також володіють цією здатністю.
Попри те, що мікроорганізми занадто малі, щоб подорожувати на великі відстані, як птахи, вчені виявили, що магнетизм допомагає їм виживати в середовищах, де надзвичайно важливо знайти сприятливі умови, пише IFLScience.
Магнітотактичні бактерії вперше були помічені в 1963 році італійським вченим Сальваторе Белліні, який під мікроскопом спостерігав, як прісноводні бактерії послідовно рухаються в одному напрямку. Порівнявши їхній рух із компасом, він зрозумів, що вони прямують на північ. Белліні вважав, що бактерії містять структуру, схожу на стрілку компаса, але він так і не опублікував це відкриття.
Ця ідея повернулася до наукового обігу в 1975 році, коли дослідники з Океанографічного інституту Вудс-Хоул підтвердили, що ці бактерії містять крихітні магнітні кристали, розташовані ланцюжками. Ці кристали, які називаються магнітосомами, складаються або з оксиду заліза (Fe₃O₄), або з сульфіду заліза (Fe₃S₄). Їхнє ланцюгоподібне розташування дозволяє бактеріям вирівнюватися за магнітним полем Землі, подібно до того, як вирівнюється стрілка компаса.
Бактерії рухаються не тому, що магнітне поле тягне їх уперед. Натомість вони використовують обертові хвости, які називаються джгутиками і працюють як мініатюрні пропелери. Ця система обертання є одним із найдавніших відомих біологічних механізмів руху і з'явилася за мільярди років до того, як люди винайшли колесо. Магнітні кристали просто утримують бактерії, спрямованими у правильному напрямку, тоді як джгутики забезпечують рух.
Вчені виявили, що справжня перевага магнетизму полягає не в пошуку півночі, а у визначенні вертикального напрямку. За межами екватора магнітне поле Землі нахиляється вниз, що дозволяє бактеріям розрізняти, де верх, а де низ. Це має значення, оскільки вони зазвичай мешкають у шарах мулу під стоячою водою, де рівень кисню змінюється залежно від глибини.
Магнітотактичні бактерії віддають перевагу умовам з низьким вмістом кисню. Слідуючи за магнітним полем, бактерії звужують пошук сприятливих умов з трьох вимірів до простого руху вгору або вниз, заощаджуючи таким чином і час, і енергію.
Деякі магнітотактичні бактерії демонструють ще більш незвичайну поведінку, живучи не як окремі клітини, а як багатоклітинні групи. Ці багатоклітинні магнітотактичні бактерії утворюють порожнисті сфери з одного шару клітин, джгутики яких спрямовані назовні. Уся група реагує на магнітні поля за частки секунди, що свідчить про комунікацію між клітинами.
Під час докторських досліджень вчені виявили, що клітини генетично та метаболічно відрізняються одна від одної, причому кожна виконує конкретну роль, що сприяє виживанню всієї колонії.
Дослідники також виявили більш складні організми, які отримують користь від магнітних бактерій. У прісноводних відкладах, зібраних із джунглевого струмка в Габоні, вчені виявили інфузорію, що містила у собі багато магнітотактичних бактерій. Кожен бактеріальний партнер мав власний ланцюжок кристалів магнетиту, що надавало більшій клітині магнітних властивостей.
Міталі Чітніс із Мюнхенського університету зазначила: "Нас заінтригував розмір цих організмів, і ми хотіли дізнатися, що це за істоти та що робить їх магнітними". Інфузорія також містила археальний мікроорганізм, створюючи тристороннє партнерство, яке приносить користь усім учасникам. Вчені вважають, що такі взаємовідносини можуть дати підказки щодо того, як складні клітини еволюціонували завдяки співпраці з бактеріями.
Дослідження магнітотактичних бактерій продовжує розкривати, як навіть найдрібніші організми розвинули дивовижні способи виживання. Їхня здатність відчувати магнітне поле Землі, співпрацювати з сусідніми клітинами та утворювати партнерства з іншими мікроорганізмами дає цінне уявлення про еволюцію та приховану складність мікроскопічного життя.
Інші новини науки
- Вчені виявили, що соцмережі дійсно шкодять навчанню школярів. Про це свідчать результати опитування, проведеного серед понад 5000 італійських школярів.
- Вченим вдалося одягти камери на китових акул. Отримані кадри показали, що ці величезні морські істоти проводять набагато більше часу, харчуючись під поверхнею океану, ніж вважали дослідники.