Магнитобактериялардың магнит өрісіне бағынуы және қозғалысы
Magnetotaxis
Магнитотаксис – бактериялардың Жердің магнит өрісіне бағытталатын қозғалысы. Олар су ортасындағы оттегіге қарай жылдам жылжуға көмектеседі, магнитсомалар арқылы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Магнитотаксис – әр түрлі Грам-теріс бактериялар тобы іске асыратын процесс, ол Жердің магнит өрісіне жауап ретінде бағытталған және үйлестірілген қозғалысты қамтиды. Бұл процесті көбінесе тұзды батпақтар, теңіз суы және тұщы су көлдері сияқты су ортасында таралған микроаэрофильді және анаэробты бактериялар жүзеге асырады. Магнит өрісін сезу арқылы бактериялар қолайлырақ оттегі концентрациясы бар ортаға қарай бағдарлана алады. Мұндай қолайлы оттегі концентрациясына бағытталу бактерияларға Браун қозғалысы арқылы кездейсоқ қозғалысқа қарағанда осы ортаға жылдамырақ жете беруге мүмкіндік береді.
Magnetotaxis is a process implemented by a diverse group of Gram negative bacteria that involves orienting and coordinating movement in response to Earth's magnetic field. This process is mainly carried out by microaerophilic and anaerobic bacteria found in aquatic environments such as salt marshes, seawater, and freshwater lakes. By sensing the magnetic field, the bacteria are able to orient themselves towards environments with more favorable oxygen concentrations. This orientation towards more favorable oxygen concentrations allows the bacteria to reach these environments faster as opposed to random movement through Brownian motion.
Шолу
Магниттік бактериялар (мысалы, Magnetospirillum magnetotacticum) магнитотаксис процесіне жауапты магнитосомалар деп аталатын ішкі құрылымдарды қамтиды. Магнитосомалардың көмегімен магнит өрісіне бағдарланғаннан кейін бактериялар флагеллаларды пайдаланып магнит өрісі бойымен, қолайлырақ ортаға қарай жүзеді. Магнитотаксис бактериялардың орташа жылдамдығына әсер етпейді. Магнитотаксис және аэротаксис көбінесе бірге жұмыс істейді, себебі бактериялар дұрыс оттегі концентрациясын табу үшін магнитотаксистік және аэротаксистік жүйелердің екеуін де пайдалана алады. Бұл магнетоаэротаксис деп аталады. Жердің полюстеріне қарай бағытталған теңіз бактериялары өз қозғалысын төмен қарай, анаэробтық/микроаэробтық шөгінділерге қарай бағыттауға қабілетті. Бұл бактерияларға метаболизмдік ортаны өзгертуге мүмкіндік береді, соның нәтижесінде химиялық циклдар іске қосылады.
Magnetic bacteria (e. g. Magnetospirillum magnetotacticum) contain internal structures known as magnetosomes which are responsible for the process of magnetotaxis. After orienting to the magnetic field using the magnetosomes, the bacteria use flagella to swim along the magnetic field, towards the more favorable environment. Magnetotaxis has no impact on the average speed of the bacteria. Magnetotaxis and aerotaxis often function together, as bacteria can use both magnetotactic and aerotactic systems to find proper oxygen concentrations. This is referred to as magneto aerotaxis. By orienting towards the Earth's poles, marine bacteria are able to direct their movement downwards, towards the anaerobic/micro aerobic sediments. This allows bacteria to change metabolic environments, which can enable chemical cycles.
Магнитосомалар
Магнитосомаларда кристалдар болады, көбінесе магнетит (Fe3O4). Көкіртті ортадан кейбір экстремофильді бактериялар грегитпен (темір сульфидті қосылысы Fe3S4) оқшауланды. Кейбір магнитотактикалық бактерияларда пирит (FeS2) кристалдары да бар, бұл грегиттің өзгеру өнімі болуы мүмкін. Бұл кристалдар магнетосомалық мембрана деп аталатын екі қабатты мембрананың ішінде орналасқан, және оған белгілі бір белоктар ендірілген. Кристаллдардың көптеген әртүрлі пішіндері бар. Кристалл пішіні әдетте бактерия түрі ішінде тұрақты болады. Магнетосомалардың ең көп кездесетін орналасуы – тізбектер, бұл максималды магниттік дипольдық моментті құруға мүмкіндік береді. Бактериялардың ішінде бактериялық жасушаның ұзын осі бойымен бағытталған, әртүрлі ұзындықтағы магнитосомалардың көптеген тізбектері болуы мүмкін. Магнитосомалар тізбегінен туындаған дипольдық момент бактерияларға қозғалғанда магнит өрісімен сәйкес келуге мүмкіндік береді. Магниттік бактериялар өлгеннен кейін Жердің магниттік өрісіне қарай бағдарлана алады, бірақ олар өріс бойымен миграциялай алмайды.
Magnetosomes contain crystals often magnetite (Fe3O4). Some extremophile bacteria from sulfurous environments have been isolated with greigite (an iron sulfide compound Fe3S4). Some magnetotactic bacteria also contain pyrite (FeS2) crystals, possibly as a transformation product of greigite. These crystals are contained within a bilayer membrane called the magnetosome membrane which is embedded with specific proteins. There are many different shapes of crystals. Crystal shape is typically consistent within a bacterial species. The most common arrangement of magnetosomes is in chains which allows a maximum magnetic dipole moment to be created. Within bacteria, there can be many chains of magnetosomes of different lengths that tend to align along the long axis of bacterial cell. The dipole moment created from the chains of magnetosomes allows the bacteria to align with the magnetic field as they move. Once magnetic bacteria die, they are able to orient themselves to the Earth's magnetic field but they are incapable of migrating along the field.
Жартышарлар мен магнит өрістері
Солтүстік жарты шарда солтүстікке қарай бағытталған бактериялар шөгіндіге қарай төмен қарай қозғалады (магниттік өріске параллель). Оңтүстік жарты шарда оңтүстікке қарай бағытталған бактериялар басым және шөгіндіге қарай төмен қарай қозғалады (магниттік өріске антипараллель). Бастапқыда ғалымдар оңтүстікке қарай бағытталған бактериялардың солтүстік жарты шарда жоғары қарай, өте жоғары концентрациялы оттегіге қарай қозғалатынын ойлаған. Бұл оңтүстікке қарай бағытталған бактерияларды іріктеп сыйыртуы мүмкін; нәтижесінде солтүстікке қарай бағытталған бактериялар солтүстік жарты шарда басым болып, керісінше болар еді. Дегенмен, оңтүстікке қарай бағытталған бактериялар солтүстік жарты шарда да табылды. Сонымен қатар, солтүстікке және оңтүстікке қарай бағытталған магниттік бактериялардың екеуі де Жердің магниттік экваторында кездеседі, онда өріс көлденең бағытталған.
In the northern hemisphere, north seeking bacteria move downwards towards sediment (parallel to the magnetic field). In the southern hemisphere, south seeking bacteria dominate and move downwards toward the sediment (antiparallel to the magnetic field). It was originally thought by scientists that south seeking bacteria would move upwards in the north hemisphere, towards very high concentrations of oxygen. This would negatively select south seeking bacteria; so that north seeking bacteria dominate in the northern hemisphere and vice versa. However, south seeking bacteria have been found in the northern hemisphere. Additionally, both north and south seeking magnetic bacteria, are found even at the Earth's magnetic equator, where the field is directed horizontally.