2008-12-22

研究:細菌內的微小磁性結晶體是羅盤

Tiny magnetic crystals in bacteria are a compass, say researchers
http://www.physorg.com/news148708230.html

December 17th, 2008

今日刊出的一項研究中,科學家證明,在細菌內所發現的微小結晶體提供了一種磁羅盤以協助它們通過沈積物來尋找最佳的食物。

研究者表示他們的研究,發表在 Journal of the Royal Society Interface 當中,能提供新線索以闡釋生物磁學(biomagnetism)-- 一種現象,其中某些鳥類、昆蟲以及海洋生物使用圍繞地球的磁場來導航。

這項研究聚焦在趨磁細菌(magnetotactic bacteria,MTB,感磁細菌),那包含成串的磁性結晶體,稱為磁小體(magnetosomes)。它們遍佈全球,生活在湖泊與池塘的沈積物中,也生活在海岸區域。

自從趨磁細菌在 1970 年代發現以來,仍不清楚磁小體是什麼。先前研究指出,某些磁小體鏈對於導航沒有助益,因為它們的結晶尺寸不具有正確的磁性質(right magnetic qualities)。

然而,Imperial College London 與愛丁堡大學的研究者現在證明,先前的塑模方式並不正確。新計算證明,所有已知的磁小體確實擁有使導航更加容易所需的正確磁性質。研究領導者,來自 Imperial 地球科學與工程系的Adrian Muxworthy 博士解釋:

"磁小體彼此排列成直線以在細菌內部形成鏈狀,且作用如同一個磁羅盤。我們對於怎麼辦到的仍不確定,不過這種羅盤會與地球的磁場起交互作用,幫助細菌通過沈積物以尋早最棒的覓食地。"

Muxworthy 博士說,這項研究是一個美好的演化例子,那證明一種相對簡單的生物如何發展出高度最佳化的導航能力。他表示那也對於演化過程提供了新洞見,那能幫助其他動物與水生物種成為技巧純熟的領航員。

※ 相關報導:

* Critical superparamagnetic/single-domain grain sizes in interacting magnetite particles: implications for magnetosome crystals
http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2008.0462

Adrian R. Muxworthy, Wyn Williams
Journal of The Royal Society Interface, online Dec. 16, 2008
DOI: 10.1098/rsif.2008.0462
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1 則留言:

fsj 提到...

打造生物電腦 有請磁性細菌

中央社 2012.05.08

研究人員說,磁性細菌或許可用來打造未來的生物電腦。這些微生物攝取鐵時,本身內部會製造出微小磁鐵,類似個人電腦硬碟的內部情況。

英國廣播公司(BBC)報導,英國里茲大學(University of Leeds)與日本東京農工大學(TokyoUniversity of Agriculture and Technology)的研究團隊已經在使用會吃鐵的微生物。

這些微生物攝取鐵時,本身內部會製造出微小磁鐵,類似個人電腦硬碟的內部情況。科學家團隊說,這項研究或許會導致製造出速度更快硬碟。

隨著科技進步且電腦零件變得越來越小,要製造出奈米級電子產品越來越困難。

因此,研究人員現在轉而求助於自然,讓微生物加入製造行列。

科學家目前研究所使用的細菌為趨磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)。

這些天生含有磁性的微生物,通常都棲息在有水的環境裡,像是池塘與湖泊,在氧氣稀少的水面底下。

它們會跟著地球磁場線上下游動,在磁場中排列成像羅盤指針的樣子,尋找它們偏好的氧氣濃度。

這些細菌攝取鐵時,內部的蛋白質會與鐵相互作用,產生磁鐵礦的微小結晶體。

研究了這種微生物在體內收集、形成與排列這些奈米大小磁鐵後,研究人員整理這種方法,運用在細菌外,有效的「生長」磁鐵,未來可用來協助製造硬碟。

里茲大學主要研究人員史坦寧(Sarah Staniland)說:「隨著電腦零件變得越來越小,我們快達到傳統電子製造的極限。」

史坦寧說:「以這麼小的規模來說,我們向來供製造這些零件的機器,已經變得不便使用。大自然提供我們(解決)這個問題的完美工具。」