Магнитные поля

Все живые организмы находятся в области магнитного поля Земли. Характер влияния магнитных полей на развитие бакте­рий еще мало исследован. Воздействие дополнительными более мощными полями иногда приводит к стимуляции их роста. Так. воздействие магнитным полем напряженностью в 12-Ю³ А/м приводило к некоторому ускорению роста Pseudomonas aerugi-nosa, Staphylococcus epidermidis, Halobacterium salinarium. В магнитном поле напряженностью в 24-Ю³ или 50-Ю³ А/м наб­людали их угнетение. Замедление роста Micrococcus denifrifi-cans наблюдали при 40- 10⁴—64•10⁴ А/м, Staphylococcus aareus и Serratia marcescens—при 120-Ю⁴ А/м. Действие переменных магнитных полей обычно более эффективно, чем постоянных. В естественной среде обитания бактерий магнитные поля такой напряженности не встречаются.

По всей видимости, магнитное поле Земли не оказывает за­метного влияния на развитие бактерий. Однако существуют бактерии, иногда их называют магнитобактериями, способные регулировать направление своего движения в соответствии с направлением силовых линий магнитного поля. Это так назы­ваемый магнитотаксис. Магнитотаксис обнаружен у некоторых кокков и спирилл. Культуры магнитобактерий получить трудно, а их кокковидные формы в культурах пока вообще неизвестны. Сравнительно подробно исследована в культуре магнитобакте-рия quaspirillum magnetotacticum. Это микроаэрофильный хемогетеротроф.

Магнитобактерий обитают в морских маршах, заболоченных пресноводных водоемах, окислительных прудах для очистки сточных вод, т. е. в водоемах с малоподвижной водой. Их чис­ленность здесь иногда может быть весьма значительной. В об­ласти действия постоянного магнита, поднесенного к пробам воды и ила из окислительного пруда, иногда можно собрать до Ю⁶—Ю⁷ клеток таких бактерий в миллилитре воды.

Клетки магнитобактерий содержат магнитосомы—кубиче­ские или октаэдрические кристаллы магнетита. У спирилл по Длинной оси клетки расположено около 22 кристаллов с граня-ми порядка 50 нм длиной. В процессе деления дочерние клеткц получают равное количество кристаллов. Содержание железа в клетках магнитобактерий довольно велико, до 3,8%, тогда как у обычных бактерий железа содержится не более 0,025%.

В слабых магнитных полях (40—8 А/м) магнитобактерий перемещаются со скоростью до 70 мкм/с вдоль линий поля, В нашем северном полушарии бактерии плывут в сторону юж­ного полюса магнита или северного полюса Земли. В южном полушарии, наоборот, магнитобактерий плывут в сторону юж­ного полюса Земли. Направление силовых линий магнитного .поля Земли таково, что в результате движения вдоль этих ли­ний бактерии в прудах и болотах оказываются у поверхности ила, где много пищи и мало молекулярного кислорода.

Воздействие сильным магнитным полем приводит к измене­нию направления движения магнитобактерий. Потомки этих магнитобактерий, развивающиеся в обычных условиях, т. е. под воздействием магнитного поля Земли, сохраняют направление движения, свойственное бактериям данного полушария. Если бактерии экранированы, в культуре появляются клетки, плыву­щие к разным полюсам, т. е. этот признак генетически не пред­определен. В культуре легко могут быть получены мутанты, лишенные магнитосом и магнитотаксиса. Эти мутанты накапли­ваются в культуре. Не трудно представить себе, что клетки, не отягощенные столь большим количеством железа, как клетки дикого типа, получают преимущество и размножаются быстрее. Поэтому очевидно, что в природных условиях наличие магни­тотаксиса для бактерий жизненно необходимо и способствует их выживанию.

Недавно обнаружено, что бактерии, обладающие магнито-таксисом, весьма многочисленны в морях. Например, в поверх­ностных слоях ила бассейна Санта Барбара в Тихом океане на глубине 598 м обнаружены кокки, палочки и вибрионы, со­держащие магнитосомы. Магнитосомы в большом количестве накапливаются в осадках в свободном состоянии. Показано, что биогенные магнетиты обнаруживают высокий естественный остаточный магнетизм и являются его первоисточником в мор­ских осадках.