Maqnit biologiyasi

Maqnit biologiyasi — əsasən zəif statik və aşağı tezlikli maqnit sahələrinin toxumaların isinməsinə səbəb olmayan sahələrin bioloji təsirlərini öyrənən elm sahəsidir. Maqnitobioloji təsirlər istilik təsirlərindən aydın şəkildə fərqlənən xüsusiyyətlərə malikdir; onlar çox vaxt yalnız müəyyən tezlik və amplituda intervalında olan dəyişən maqnit sahələri üçün müşahidə olunur^[1] . Həmçinin bu təsirlər eyni zamanda mövcud olan statik maqnit və ya elektrik sahələrindən və onların polyarizasiyasından asılıdır^[2].

Maqnitobiologiya bioelektromaqnetikanın bir alt sahəsidir. Bioelektromaqnetizm və biomagnetizm bioloji orqanizmlər tərəfindən elektromaqnit və maqnit sahələrinin yaranmasının öyrənilməsidir. Orqanizmlərin maqnit sahələrini hiss etməsi isə maqnetoresepsiya adlanır^[3] .

Təxminən 0,1 millitesladan (və ya 1 Qaussdan) və 100 Hz-dən aşağı zəif, aşağı tezlikli maqnit sahələrinin bioloji təsirləri fizika baxımından problemli hesab olunur. Bu təsirlər paradoksal görünür, çünki bu elektromaqnit sahələrinin enerji kvantı elementar kimyəvi reaksiyanın enerji miqyası ilə müqayisədə dəfələrlə (çox böyük fərqlə) azdır. Digər tərəfdən, sahənin intensivliyi bioloji toxumalarda nəzərəçarpacaq isinmə yaratmaq və ya induksiya olunmuş elektrik cərəyanları ilə sinirləri qıcıqlandırmaq üçün kifayət deyil.

Təsirlər

Maqnitobioloji təsirə nümunə kimi köçəri heyvanların maqnetoresepsiya vasitəsilə maqnit naviqasiyasını göstərmək olar. Bəzi quşlar, dəniz tısbağaları, sürünənlər, suda-quruda yaşayanlar və qızılbalıqkimilər kimi bir çox heyvan dəstələri geom maqnit sahəsinin kiçik dəyişikliklərini və onun maqnit meyilliyini hiss edərək mövsümi yaşayış yerlərini tapa bilirlər. Onların “meyillik kompası”ndan istifadə etdikləri hesab olunur^[4] .

Bəzi xərçəngkimilər (məsələn, tikanlı lobsterlər), sümüklü balıqlar, həşəratlar və məməlilərin isə “polyarite kompası”ndan istifadə etdiyi müəyyən edilmişdir. İlbizlərdə və qığırdaqlı balıqlarda hansı tip kompasın istifadə olunduğu hələ məlum deyil. Digər onurğalılar və buğumayaqlılar barədə isə az məlumat mövcuddur. Onların maqnit sahəsini hiss etmə həddi onlarla nanotesla səviyyəsində ola bilər^[5].

Göyərçinlərin naviqasiya “xəritəsi”nin tərkib hissəsi kimi maqnit intensivliyi məsələsi XIX əsrin sonlarından müzakirə olunur. Quşların maqnit məlumatından istifadə etdiyini sübut edən ilk nəşrlərdən biri 1972-ci ildə Volfqanq Viltsko tərəfindən Avropa qızılquşunun kompası haqqında aparılmış tədqiqat idi.

2014-cü ildə aparılmış ikiqat kor tədqiqat göstərmişdir ki, təxminən 20 kHz ilə 20 MHz arasında aşağı səviyyəli elektromaqnit səs-küyə məruz qalan Avropa qızılquşları maqnit kompası ilə istiqamətlənə bilməmişdir. Onlar 50 kHz–5 MHz tezlik diapazonunda elektromaqnit səs-küyünü təxminən iki mərtəbə zəiflədən alüminium örtüklü qəfəslərə daxil olduqda isə istiqamətlənmə qabiliyyəti yenidən bərpa olunmuşdur.

Maqnit qəbulu

Maqnit girişinə vasitəçilik edən əsas proses üzrə bir neçə neyrobioloji model təklif edilmişdir:

radikal cüt mexanizmi: ətraf maqnit sahəsi ilə radikal cütlərin istiqamətə spesifik qarşılıqlı təsiri.
toxumalarda maqnit kimi daimi maqnit (dəmir daşıyan) materialı əhatə edən proseslər.
maye suyun fiziki və kimyəvi xassələrində maqnitlə səbəb olan dəyişikliklər.

Radikal cüt mexanizmdə fotopiqmentlər bir fotonu udur və bu, onu singlet vəziyyətə gətirir. Onlar antiparalel fırlanma ilə təkli radikal cütlər əmələ gətirirlər ki, bunlar təkli-üçlü qarşılıqlı çevrilmə ilə paralel spinli üçlü cütlərə çevrilə bilər. Maqnit sahəsi spin vəziyyəti arasındakı keçidi dəyişdirdiyinə görə üçlülərin miqdarı fotopiqmentin maqnit sahəsi daxilində necə düzülməsindən asılıdır. Bitki və heyvanlardan məlum olan fotopiqmentlər sinfi olan kriptoxromlar reseptor molekulları kimi görünür.

İnduksiya modeli yalnız dəniz heyvanlarına aiddir, çünki yüksək keçiriciliyə malik ətraf mühit kimi yalnız duzlu su mümkündür.

Magnitit modeli 1970-ci illərdə müəyyən bakteriyalarda tək domenli maqnit zəncirlərinin kəşfi ilə yaranmışdır. Bütün əsas filalara aid olan çoxlu sayda növdə histoloji sübutdur. Bal arılarının qarının ön hissəsində, onurğalılarda isə əsasən başın etmoid bölgəsində maqnit materialı var. Təcrübələr sübut edir ki, quşlarda və balıqlarda maqnetit əsaslı reseptorlardan gələn giriş trigeminal sinirin oftalmik şöbəsi üzərindən mərkəzi sinir sisteminə göndərilir.

İstinadlar

↑ Wiltschko W, Wiltschko R. "Magnetic orientation and magnetoreception in birds and other animals". J Comp Physiol A. 191 (8). avqust 2005: 675–93. doi:10.1007/s00359-005-0627-7. PMID 15886990.
↑ Viguier C (1882) Le sens de l'orientation et ses organes chez les animaux et chez l'homme. Revue Philosophique de la France et de l'Étranger 14:1–36.
↑ Wiltschko W, Wiltschko R. "Science. 1972 Magnetic compass of European robins". Science. 176 (4030). 7 aprel 1972: 62–4. Bibcode:1972Sci...176...62W. doi:10.1126/science.176.4030.62. PMID 17784420.
↑ Svenja Engels; Nils-Lasse Schneider; Nele Lefeldt; Christine Maira Hein; Manuela Zapka; Andreas Michalik; Dana Elbers; Achim Kitte; P. J. Hore; Henrik Mouritsen. "Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird". Nature. 509 (7500). 15 may 2014: 353–356. Bibcode:2014Natur.509..353E. doi:10.1038/nature13290. PMID 24805233.
↑ Wiltschko, Roswitha; Wiltschko, Wolfgang. "Magnetoreception in Birds". Journal of the Royal Society Interface. 16 (158). 27 sentyabr 2019. doi:10.1098/rsif.2019.0295. PMC 6769297. PMID 31480921.

Əlavə ədəbiyyat

Presman A.S. Electromagnetic Fields and Life, Plenum, New York, 1970.
Kirschvink J.L., Jones D.S., MacFadden B.J. (Eds.) Magnetite Biomineralization and Magnetoreception in Organisms. A New Biomagnetism, Plenum, New York, 1985.
Binhi V.N. Magnetobiology: Underlying Physical Problems. — Academic Press, San Diego, 2002. — 473 p. — ISBN 0-12-100071-0
Binhi V.N., Savin A.V. Effects of weak magnetic fields on biological systems: Physical aspects Arxivləşdirilib 2007-09-29 at the Wayback Machine. Physics – Uspekhi, V.46(3), Pp. 259–291, 2003.

Elmi jurnallar

[w2005-1] Wiltschko W, Wiltschko R. "Magnetic orientation and magnetoreception in birds and other animals". J Comp Physiol A. 191 (8). avqust 2005: 675–93. doi:10.1007/s00359-005-0627-7. PMID 15886990.

[2] Viguier C (1882) Le sens de l'orientation et ses organes chez les animaux et chez l'homme. Revue Philosophique de la France et de l'Étranger 14:1–36.

[wiltschko-3] Wiltschko W, Wiltschko R. "Science. 1972 Magnetic compass of European robins". Science. 176 (4030). 7 aprel 1972: 62–4. Bibcode:1972Sci...176...62W. doi:10.1126/science.176.4030.62. PMID 17784420.

[nature-4] Svenja Engels; Nils-Lasse Schneider; Nele Lefeldt; Christine Maira Hein; Manuela Zapka; Andreas Michalik; Dana Elbers; Achim Kitte; P. J. Hore; Henrik Mouritsen. "Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird". Nature. 509 (7500). 15 may 2014: 353–356. Bibcode:2014Natur.509..353E. doi:10.1038/nature13290. PMID 24805233.

[5] Wiltschko, Roswitha; Wiltschko, Wolfgang. "Magnetoreception in Birds". Journal of the Royal Society Interface. 16 (158). 27 sentyabr 2019. doi:10.1098/rsif.2019.0295. PMC 6769297. PMID 31480921.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]