المحور المغناطيسي

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الانجذاب المغناطيسي هو عملية تقوم بها مجموعة متنوعة من البكتيريا سالبة الغرام، وتتضمن توجيه وتنسيق حركتها استجابةً للمجال المغناطيسي للأرض. [ 1 ] وتُجرى هذه العملية بشكل رئيسي بواسطة البكتيريا المحبة للأكسجين بكميات قليلة والبكتيريا اللاهوائية الموجودة في البيئات المائية مثل المستنقعات المالحة ومياه البحر والبحيرات العذبة. [ 2 ] من خلال استشعار المجال المغناطيسي، تستطيع البكتيريا توجيه نفسها نحو البيئات ذات تركيزات الأكسجين الأكثر ملاءمة. وهذا التوجيه نحو تركيزات الأكسجين الأكثر ملاءمة يسمح للبكتيريا بالوصول إلى هذه البيئات بشكل أسرع مقارنةً بالحركة العشوائية عبر الحركة البراونية . [ 3 ]

ملخص

تحتوي البكتيريا المغناطيسية (مثل Magnetospirillum magnetotacticum ) على تراكيب داخلية تُعرف باسم المغناطيسومات، وهي المسؤولة عن عملية التوجه المغناطيسي. بعد توجيه البكتيريا نحو المجال المغناطيسي باستخدام المغناطيسومات، تستخدم الأسواط للسباحة على طول المجال المغناطيسي، نحو البيئة الأكثر ملاءمة. [ 4 ] لا يؤثر التوجه المغناطيسي على متوسط ​​سرعة البكتيريا. [ 3 ] ومع ذلك، يسمح التوجه المغناطيسي للبكتيريا بتوجيه حركتها التي قد تكون عشوائية. تشبه هذه العملية في جوهرها التوجه الهوائي ، ولكنها تخضع للمجالات المغناطيسية بدلاً من تركيزات الأكسجين. [ 5 ] غالبًا ما يعمل التوجه المغناطيسي والتوجه الهوائي معًا، حيث يمكن للبكتيريا استخدام كليهما للعثور على تركيزات الأكسجين المناسبة. يُشار إلى هذا باسم التوجه المغناطيسي الهوائي. [ 6 ] من خلال التوجه نحو قطبي الأرض، تستطيع البكتيريا البحرية توجيه حركتها إلى الأسفل، نحو الرواسب اللاهوائية/شبه الهوائية. يسمح هذا للبكتيريا بتغيير بيئاتها الأيضية، مما قد يُتيح دورات كيميائية. [ 7 ]

المغنيتوسومات

تحتوي المغنيتوسومات على بلورات، غالباً ما تكون من الماغنيتيت ( Fe3O4 ) . [ 8 ] وقد عُزلت بعض البكتيريا المحبة للظروف القاسية من البيئات الكبريتية مع الجريجيت (مركب كبريتيد الحديد Fe3S4 ) . [ 9 ] كما تحتوي بعض البكتيريا المغناطيسية على بلورات البيريت (FeS2 ) ، ربما كناتج تحول للجريجيت . [ 10 ] توجد هذه البلورات داخل غشاء ثنائي الطبقات يُسمى غشاء المغنيتوسوم ، وهو مُطعّم ببروتينات مُحددة. وتوجد أشكال عديدة ومختلفة للبلورات، وعادةً ما يكون شكل البلورة ثابتاً ضمن النوع البكتيري الواحد. [ 2 ] الترتيب الأكثر شيوعاً للمغنيتوسومات هو في سلاسل، مما يسمح بتكوين أقصى عزم ثنائي قطب مغناطيسي . [ 1 ] داخل البكتيريا، قد توجد سلاسل عديدة من المغنيتوسومات بأطوال مختلفة، تميل إلى الاصطفاف على طول المحور الطولي للخلية البكتيرية. [ 4 ] يسمح عزم ثنائي القطب الناتج عن سلاسل المغناطيسومات للبكتيريا بالاصطفاف مع المجال المغناطيسي أثناء حركتها. [ 1 ] بمجرد موت البكتيريا المغناطيسية، تصبح قادرة على توجيه نفسها نحو المجال المغناطيسي للأرض، لكنها تعجز عن الهجرة على طول هذا المجال. [ 4 ]

نصفي الكرة الأرضية والمجالات المغناطيسية

في نصف الكرة الشمالي، تتحرك البكتيريا المتجهة شمالًا نحو الرواسب (موازيةً للمجال المغناطيسي). أما في نصف الكرة الجنوبي، فتسود البكتيريا المتجهة جنوبًا وتتحرك نحو الرواسب (معاكسةً للمجال المغناطيسي). [ 6 ] كان العلماء يعتقدون في البداية أن البكتيريا المتجهة جنوبًا ستتحرك صعودًا في نصف الكرة الشمالي، نحو مناطق ذات تركيزات عالية جدًا من الأكسجين. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى انتقاء سلبي للبكتيريا المتجهة جنوبًا؛ بحيث تسود البكتيريا المتجهة شمالًا في نصف الكرة الشمالي والعكس صحيح. ومع ذلك، فقد وُجدت بكتيريا متجهة جنوبًا في نصف الكرة الشمالي. بالإضافة إلى ذلك، وُجدت البكتيريا المغناطيسية المتجهة شمالًا وجنوبًا، حتى عند خط الاستواء المغناطيسي للأرض، حيث يكون اتجاه المجال أفقيًا. [ 1 ]

انظر أيضاً

ملاحظات ومراجع

  1. 1 2 3 4 ليفيفري، سي تي؛ بازيلينسكي، دي إيه (4 سبتمبر 2013). "علم البيئة والتنوع والتطور للبكتيريا المغناطيسية" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية . 77 (3): 497-526 . doi : 10.1128/MMBR.00021-13 . PMC 3811606. PMID 24006473 .  
  2. يان ، لي؛ تشانغ، شوانغ؛ تشن، بنغ؛ ليو، هيتاو؛ ين، هوان هوان؛ لي، هونغ يو (أكتوبر 2012). " البكتيريا المغناطيسية، والجسيمات المغناطيسية وتطبيقاتها" . بحوث الأحياء الدقيقة . 167 (9): 507-519 . doi : 10.1016/j.micres.2012.04.002 . PMID 22579104 . 
  3. سميث، إم جيه ؛ شيهان، بي إي؛ بيري، إل إل؛ أوكونور، كيه؛ تشونكا، إل إن؛ أبليجيت، بي إم؛ ويتمان، إل جيه (أغسطس 2006). " قياس الميزة المغناطيسية في التوجه المغناطيسي" . مجلة الفيزياء الحيوية . 91 (3): 1098-1107 . Bibcode : 2006BpJ....91.1098S . doi : 10.1529 / biophysj.106.085167 . PMC 1563769. PMID 16714352 .  
  4. 1 2 3 فرانكل، ريتشارد ب. (2003). "المغناطيسات الدائمة البيولوجية" . التفاعلات فائقة الدقة . 151 (1): 145-153 . Bibcode : 2003HyInt.151..145F . doi : 10.1023/B:HYPE.0000020407.25316.c3 . S2CID 41997803 . 
  5. ^ بينيت، ماتيو أ. Eder، Stephan HK (5 يوليو 2016)، “Magnetoreception and Magnetotaxis” ، in Faivre، Damien (ed.)، أكاسيد الحديد (1 ed.)، Wiley، pp. 567– 590، doi : 10.1002 / 9783527691395.ch22 ISBN   978-3-527-33882-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أبريل 2022
  6. 1 2 موسوعة علم الأحياء الدقيقة . موسيليو شايختر ( الطبعة الثالثة). [أمستردام]: إلسيفير. 2009. ISBN  978-0-12-373944-5. OCLC 399645273 . {{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  7. ↑ لي، جين هوا؛ ليو، بي يو؛ وانغ، جيان؛ روبرتس، أندرو ب.؛ بان، يونغ شين (ديسمبر 2020). "الانجذاب المغناطيسي كآلية تكيف لتمكين نقل الكبريت الميكروبي ودورة الكبريت عبر الواجهات المائية المؤكسدة-اللاهوائية" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: علوم الأرض الحيوية . 125 (12). Bibcode : 2020JGRG..12506012L . doi : 10.1029/2020JG006012 . ISSN 2169-8953 . S2CID 228886950 .  
  8. ↑ لوير، برايان هـ.؛ بازيلينسكي، دينيس أ. (2013). "المغناطيسوم البكتيري: عُضَيّة بدائية النواة فريدة من نوعها" . مجلة علم الأحياء الدقيقة الجزيئي والتكنولوجيا الحيوية . 23 ( 1-2 ): 63-80 . doi : 10.1159/000346543 . ISSN 1660-2412 . PMID 23615196. S2CID 25856024 .   
  9. ↑ دوسنبري، ديفيد ب. (2009). العيش على المستوى الميكروي : الفيزياء غير المتوقعة للصغر . كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة جامعة هارفارد. ISBN  9780674031166.
  10. ↑ مان، ستيفن؛ سباركس، نيكولاس إتش سي؛ فرانكل، ريتشارد بي؛ وآخرون (1990). "التمعدن الحيوي للجريجيت المغناطيسي الحديدي (Fe3S4 ) والبيريت الحديدي (FeS2 ) في بكتيريا مغناطيسية" . مجلة نيتشر . 343 ( 6255 ) (نُشر في 18 يناير 1990): 258-261 . Bibcode : 1990Natur.343..258M . doi : 10.1038 / 343258a0 . S2CID 4351424 .  

للمزيد من القراءة

  • أودنوالد ، ستين (15 مارس 2002). الدورة 23 . مطبعة جامعة كولومبيا. ص 57 – 62. رقم ISBN  978-0231120791.