Магнітобіологія

Науку, яка вивчає дію магнітного поля на живі істоти, називають магнітобіологія. Вона склалася лише в останні 10-15 років. У ці роки зріс інтерес до біологічного дії магнітного поля. Причиною тому були польоти людини в космос і посилене застосування магнітних полів в промисловості. Народження нової науки сприяло бурхливий розвиток молекулярної біології, біохімії і біофізики.

Всі речовини намагнічені, тільки виражені вони у них в різному ступені. Про це вже понад століття тому було відомо великому англійському вченому Майклу Фарадею. Найбільш чітко ці властивості виражені у заліза, кобальту, нікелю та деяких сплавів, а також у систем, по яких тече електричний струм. У більшості речовин ці властивості настільки слабкі, що встановити їх можна лише за допомогою спеціальних інструментів, наприклад магнітних ваг.

Відео: Вчені розповіли, як захиститися від магнітної бурі

Насіння бобу, підвішене на тонкій нитці поблизу зазору сильного електромагніту, при включенні магнітного поля відхиляється під деяким кутом.

При дослідженні на магнітних вагах речовина міститься в зазор між полюсами електромагніту або поблизу нього. Зазвичай в зазорі, а особливо поблизу нього, магнітне поле неоднорідне, т. Е. Різний за величиною і напрямком в сусідніх точках. Якщо при включенні електромагніта речовини притягуються в область найбільш сильного поля, їх називають парамагнітним, а якщо виштовхуються - діамагнітними. Магнітні властивості біологічних об`єктів залежать від їх складу і стану. Так, наприклад, сухі зерна жита і пшениці частіше діамагнітни, але іноді через великий вміст в них заліза і деяких мікроелементів вони можуть бути і парамагнітни.

Якщо підвісити насіння бобу на тонкій нитці поблизу зазору сильного електромагніту, то при включенні магнітного поля насіння це відкидається назовні і повисає в повітрі під деяким кутом до початкового вертикального положення. Воно діамагнітний. Така реакція на магнітне поле називається магнітомеханічній і властива в рівній мірі і живим істотам і речовин. Усередині живої клітини при магнітомеханічній реакції може відбуватися зсув органел (частин клітини, що виконують різні життєві функції) або інших частинок, наприклад крохмальних зерен.

англійським вченим вдалося встановити, що в сильному неоднорідному магнітному полі кінчик кореня крес-салату згинається в бік поля найменшої напруженості саме тому, що зерна крохмалю в чутливій зоні корінця зміщуються в цитоплазмі до однієї зі стінок клітини. Під впливом виникає тиску, а за ним роздратування ця частина клітини уповільнює зростання, і кінчик кореня згинається. Так магнітомеханічне реакція перетворюється в фізіологічну. Явище згинання корінця в магнітному полі назвали магнітотропізмом.

Так спостерігають за ростом корінця в магнітному полі.

Відомі принаймні три види магнітотропізмов: 1) реакція коренів на неоднорідність поля, про яку ми говорили вище-2) реакція корінця проростає насіння на орієнтацію зародка насінини на північ або на південь, відкрита радянськими вченими А. В. Криловим і Г. А. Таракановой- 3) реакція орієнтації кореневої системи рослин в природних умовах щодо силових ліній земного магнітного поля, дослідження якої успішно ведуться в Радянському Союзі і Канаді. Механізм згинання коренів в першому випадку вчені змогли пояснити, але два інших спостережуваних явища поки залишаються загадкою. Це не заважає вченим робити практичні висновки. Наприклад, якщо у якогось сорту пшениці або цукрових буряків (такі сорти є в Канаді та США) орієнтація кореневої системи щодо магнітного меридіана виражена в достатній мірі, потрібно вносити добрива поперек напрямку цієї орієнтації. В цьому випадку мінеральні добрива використовуються рослиною найбільш повно і економно.

Поки магнітотропізм спостерігали тільки у рослин, і зовсім невідомо, чи є він у сидячих тварин форм. Зате у тварин добре вивчена інша форма реакції на напрямок магнітного поля - спрямовані руху, або магнетотаксис.

Відео: 10 Life Hacks with magnets!

Так, наприклад, при певній напруженості магнітного поля інфузорії-туфельки частіше збираються біля південного полюса магніту, ніж у північного, а деякі види комах, молюсків і черв`яків воліють розташовувати своє тіло під час руху або відпочинку певним чином щодо силових ліній земного магнітного поля. Більш того, вчені припускають, що здатність деяких птахів, наприклад голуба, і риб, наприклад вугра, відчувати слабкі магнітні поля допомагає їм орієнтуватися при перельотах або при русі до місць нересту.

магнітобіологія не обмежуються вивченням тропізмов і таксисов в магнітному полі. Вони намагаються з`ясувати, які фізіологічні зрушення відбуваються в організмі, коли його поміщають в поле, відмінне від земного (менше або більше його), і якими змінами в організмі ці зрушення супроводжуються.

Відео: Лікувальні властивості постійних магнітних полів

Простий, здавалося б, питання: чи може організм існувати без земного магнітного поля? А щоб відповісти на нього, вченим довелося вирішувати ще два питання: чи може організм існувати в середовищі з нульовим зовнішнім магнітним полем? Чи може він існувати в ослабленому в тій чи іншій мірі магнітному полі?

Відповісти на перший з них надзвичайно важко, так як поки технічно неможливо створити на тривалий час ділянку простору, де були б всі умови природного зовнішнього середовища, крім земного магнітного поля. Однак вченим вдалося відповісти на друге питання, а побічно це дає можливість відповісти і на перший.

Виявилося, що при поступовому зниженні напруженості земного магнітного поля (в межах Москви воно дорівнює приблизно 0,5 Е (Ерстед) в 10, 100 і навіть в 1000 разів багато рослини і тварини зовсім не погано себе почувають. Огірки і редис, наприклад, прискорюють ріст, а ось кукурудза і ячмінь уповільнюють. Але якщо і далі знижувати напруженість магнітного поля і подовжувати терміни перебування в ньому живих організмів, у них з`являються і розвиваються несприятливі ознаки. У рослин починають потовщуватись клітинні стінки, у тварин - шкірні покриви, клітини починають неправильно ділитися, у деяких видів ґрунтових мікроорганізмів утворюються гігантські клітини, затримується освіту різних тканин в коренях пшениці (так звана диференціація тканин), поверхня покривається своєрідними пухлинами, у мишей починається облисіння. Цікаво, що в першу чергу на ослаблення магнітного поля реагують найбільш складно влаштовані, багатоклітинні організми і вже потім одноклітинні. На розвиток деяких з них, наприклад водорості хлорели, зниження поля в 10 тис. Разів протягом 5 тижнів ніяк не позначилося. Таким чином, вже зараз можна стверджувати, що магнітне поле Землі необхідно для нормального існування великого числа тварин і рослин.

Ну а як реагують живі організми на збільшення напруженості магнітного поля в порівнянні з земним? Виявляється, що намалювати загальну картину відбуваються з організмами змін - завдання дуже складне. Наприклад, слабкі магнітні поля, в 20-200 разів перевищують силу земного магнітного поля, стимулюють ріст коренів рослин, пригнічують споживання кисню і виділення вуглекислоти на перших етапах проростання насіння. Поля, в тисячі разів перевищують земне, гальмують ріст рослин і багатьох мікроорганізмів, затримують розвиток злоякісних пухлин, перешкоджають нормальному ходу клітинного ділення, викликають порушення кровообігу і розлад діяльності видільної, кровотворної, нервової і травної систем у піддослідних тварин (білих мишей і щурів). Залежно від величини напруженості поля, тривалості перебування в ньому організму і його стану (молодий організм або старий, знаходиться він в спокої або в стані активної діяльності) наслідки перебування в поле можуть бути оборотними чи необоротними. Іноді, правда вкрай рідко, спостерігається навіть смертельний результат.

Йшлося тільки про дії постійного магнітного поля. Але ж види змінних магнітних полів більш численні і різноманітні, так само різноманітно їх дію. Магнітобіологія зосередили свою увагу на постійному магнітному полі тому, що механізм і природа його дії залишаються багато в чому загадковими для нас і досі. його навіть називають «дивним подразником».

Довго вчені не могли виробити у тварин на нього умовний рефлекс, і лише в 1958 р радянському вченому Ю. А. Холодова і американському вченому Ліссману вдалося це зробити на рибах (на карася, коропа і нільської рибку мормірусе). Виявилося, що магнітне поле діє на тварин як минаючи нервову систему, так і через неї. При цьому несподівано з`ясувалося, що перш за все дія поля сприймає проміжний мозок, а саме один з його відділів, званий гіпоталамусом.

Відео: Кидання магніту в мідь

Що ж дає вивчення біологічної дії магнітного поля? По-перше, воно говорить про те, що будь-який фактор зовнішнього середовища, як би слабкий і незначний на перший погляд він не був, залишає свій слід в процесі еволюції живих форм. По-друге, воно дає можливість вченим ще з одного боку заглянути в таємниці організації життя, відкриває дослідникам нові, ще не вивчені способи побудови магніточутливих систем. І по-третє, вказує на не використані досі резерви сільськогосподарського виробництва.