10.Основные гипотезы магниторецепции у позвоночных животных. Приведите примеры.

В настоящее время три ведущих гипотезы ссылаются на электромагнитную индукцию(1), систему, включающую магнетит(2), и химическую магниторецепцию(3).

1)Представьте себе небольшой стержень, состоящий из электропроводного материала. Если стержень движется в магнитном поле в любом направлении, кроме параллельного линиям поля, положительно и отрицательно заряженные частицы мигрируют по разные стороны стержня. Это приводит к постоянному напряжению, которое зависит от скорости и направления движения по отношению к магнитному полю. Если стержень погружен в проводящую среду, которая является неподвижной по отношению к полю, формируется электрическая цепь и начинает течь ток через среду и стержень. Этот принцип электромагнитной индукции может объяснить, как пластинчатожаберные рыбы (акулы, скаты) воспринимают магнетизм. Туловища этих животных являются токопроводящими, и рыбы обладают электрорецепторами высокой чувствительности, которыми они могли бы обнаружить падение напряжения наведенного тока, возникающее в то время как они проплывают через поле Земли. Но воспринимают ли эти рыбы на самом деле магнитные поля таким образом, не известно.Такой механизм требует высокой чувствительности электрорецепторов, чем большинство видов не обладает. Кроме того, морская вода является сильно проводящей средой, но воздух не является. Таким образом, птицы и другие наземные животные не могут выполнить магниторецепцию так, как было предложено для электрочувствительных морских рыб. Два механизма кажутся более вероятными для других животных: магнетит и химическое магнитовосприятие.

2)Гипотеза состоит в том, что кристаллы магнитных минералов магнетита (Fe3O4) обеспечивают физическую основу для магнитовосприятия. Идея была вдохновлена отчасти в связи с открытием, что некоторые бактерии производят кристаллы магнетита; в результате, бактерии физически поворачиваются в соответствие с силовыми линиями геомагнитного поля и могут перемещаться по ним. Магнетит был обнаружен в нескольких магниточувствительные животных, но особенно подробные исследования были проведены с лососем и радужной форелью. У форели магнетит сосредоточен в области носа у нерва, который реагирует на магнитные раздражители. Магнетит, выделенный из рыб и других животных, главным образом, был в форме однодоменных кристаллов, напоминающих те, что найдены у бактерий. Однодоменные кристаллы представляют собой крошечные (около 50 нанометров в диаметре), постоянно намагниченные магниты, которые разворачиваются в соответствии с магнитным полем Земли, если им разрешено свободно вращаться. Такие кристаллы могут обеспечить физическую основу для магнитной чувствительности.

3)Принцип в том, что магнитовосприятие происходит путем необычных биохимических реакций, которые находятся под влиянием магнитного поля Земли. Предлагаемые реакции вовлекают пары свободных радикалов в качестве посредников, так что идея также известна как гипотеза радикальных пар. Подробности сложны, но предполагаемый процесс начинается с переноса электрона от молекулы донора к молекуле акцептору. Это оставляет каждую молекулу с непарным электроном. За краткий миг, спин каждого электрона прецессирует со скоростью, определяемой его уникальным местным магнитным окружением, которое зависит от комбинированных магнитных полей, генерируемых спинами и орбитальными движениями неспаренных электронов и магнитных ядер, а также направлением и силой любого внешнего поля. Обратный перенос электрона может произойти только тогда, когда спины противоположны. Выравнивание частично зависит от разницы в скоростях прецессии спинов. Поскольку внешние поля могут влиять на скорость прецессии, это может, при правильном наборе условий, влиять на скорости реакций или на химические продукты, которые получаются в конечном итоге.

Примеры:

1) Магнитосомы бактерий. 2) Кристаллы магнетита в клетке базальной пластинки обонятельного эпителия различных позвоночных. См.11