Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Магнитотаксис – это процесс, осуществляемый разнообразной группой грамотрицательных бактерий, включающий ориентацию и координацию движения в ответ на магнитное поле Земли. Этот процесс в основном характерен для микроаэрофильных и анаэробных бактерий, обитающих в водных средах, таких как соленые болота, морская вода и пресноводные озера. Обнаруживая магнитное поле, бактерии способны ориентироваться в направлении сред с более благоприятной концентрацией кислорода. Такая ориентация на более благоприятные концентрации кислорода позволяет бактериям быстрее достигать этих сред по сравнению со случайным движением, обусловленным броуновским движением.
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.
Обзор
Магнитные бактерии (например, Magnetospirillum magnetotacticum) содержат внутренние структуры, известные как магнитосомы, которые отвечают за процесс магнитотаксиса. После ориентации по магнитному полю с помощью магнитосом, бактерии используют жгутики для передвижения вдоль магнитного поля в направлении более благоприятной среды. Магнитотаксис не оказывает влияния на среднюю скорость бактерий. Магнитотаксис и аэротаксис часто функционируют совместно, поскольку бактерии могут использовать как магнитотаксическую, так и аэротаксическую системы для поиска оптимальной концентрации кислорода. Это явление называется магнитоаэротаксисом. Ориентируясь на магнитные полюса Земли, морские бактерии способны направлять свое движение вниз, к анаэробным/микроаэробным отложениям. Это позволяет бактериям изменять метаболическую среду, что может способствовать протеканию химических циклов.
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.
Магнитосомы
Магнетосомы содержат кристаллы, часто магнетит (Fe3O4). Некоторые экстремофильные бактерии из сернистых сред были выделены с грегитом (соединение сульфида железа Fe3S4). Некоторые магнитотактические бактерии также содержат кристаллы пирита (FeS2), возможно, как продукт трансформации грегита. Эти кристаллы заключены в двуслойную мембрану, называемую магнитосомной мембраной, в которую встроены специфические белки. Существует множество различных форм кристаллов. Форма кристаллов обычно постоянна внутри бактериального вида. Наиболее распространенной организацией магнитосом являются цепочки, что позволяет создать максимальный магнитный дипольный момент. Внутри бактерий может быть множество цепочек магнитосом различной длины, которые, как правило, выстраиваются вдоль продольной оси бактериальной клетки. Дипольный момент, создаваемый цепочками магнитосом, позволяет бактериям ориентироваться по магнитному полю во время движения. После гибели магнитных бактерий они способны ориентироваться в магнитном поле Земли, но не могут мигрировать вдоль силовых линий поля.
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.
Полушария и магнитные поля
В северном полушарии бактерии, ориентирующиеся по северному полюсу, движутся вниз к осадкам (параллельно магнитному полю). В южном полушарии доминируют бактерии, ориентирующиеся по южному полюсу, и они также движутся вниз к осадкам (антипараллельно магнитному полю). Изначально ученые полагали, что бактерии, ориентирующиеся по южному полюсу, будут подниматься вверх в северном полушарии, к областям с очень высокой концентрацией кислорода. Это должно было приводить к отбору против бактерий, ориентирующихся по южному полюсу, и, следовательно, к доминированию бактерий, ориентирующихся по северному полюсу, в северном полушарии и наоборот. Однако бактерии, ориентирующиеся по южному полюсу, были обнаружены и в северном полушарии. Более того, бактерии, ориентирующиеся как по северному, так и по южному полюсу, встречаются даже на магнитном экваторе Земли, где магнитное поле направлено горизонтально.
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.