Το Bessy II φωτίζει τον τρόπο κατασκευής της εσωτερικής πυξίδας σε μαγνητοτικά βακτήρια

Τα μαγνητοτακτικά βακτήρια (MTB) είναι σε θέση να προσανατολιστούν και να πλοηγηθούν κατά μήκος των γραμμών γεωμαγνητικού πεδίου. Αυτή η εξαιρετική ικανότητα βασίζεται στον σχηματισμό ενδοκυτταρικών μαγνητικών κρυστάλλων μαγνητίτη (Fe3O4) ή Greigite (Fe3S4). Οι κρύσταλλοι βρίσκονται σε εξειδικευμένα οργανίδια, που ονομάζονται μαγνητοσώματα, τα οποία περιβάλλονται από μεμβράνη λιπιδίων. Τα μαγνητοσώματα είναι διατεταγμένα σε αλυσίδες μέσα στο κελί και οι μαγνητικές στιγμές τους ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του μακρού άξονα της αλυσίδας. Αυτή η διάταξη επιτρέπει στα βακτήρια να αισθάνονται την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της γης και να ευθυγραμμίζουν ανάλογα το σώμα τους.

Παρόλο που η μαγνητοαπωγή έχει μελετηθεί εντατικά τα τελευταία χρόνια και είναι ένα από τα πιο εκπληκτικά επιτεύγματα στη φύση, ο ακριβής μηχανισμός του σχηματισμού μαγνητοσώματος δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητός. Έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα, συμπεριλαμβανομένης της άμεσης βροχόπτωσης μαγνητίτη ή του πράσινου από το κυτταρόπλασμα, μετασχηματισμό θειωμένων σιδήρου που συνδέονται με τη μεμβράνη σε μαγνητίτη ή πιο περίπλοκες διεργασίες που περιλαμβάνουν τη μεταφορά ιόντων σιδήρου και θείου μέσω της μεμβράνης μαγνητοσώματος.

Για να ρίξει φως στον μηχανισμό σχηματισμού μαγνητοσωμάτων, οι ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μονάχου (TUM) έχουν μελετήσει το μαγνητοτικό βακτήριο Magnetospirillum Magneticum Amb-1 χρησιμοποιώντας μικροσκοπία ακτίνων Χ συγχρονισμού και φασματοσκοπία στο Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Ο συνδυασμός αυτών των τεχνικών τους επέτρεψε να αναλύσουν τη στοιχειακή σύνθεση και τις μαγνητικές ιδιότητες των μαγνητοσωμάτων με υψηλή χωρική ανάλυση.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα μαγνητοσώματα στο Magnetospirillum magneticum amb-1 αποτελούνται από έναν μαγνητίτη πυρήνα που περιβάλλεται από λεπτή μεμβράνη. Ο πυρήνας περιέχει περίπου 50% σίδηρο και 50% οξυγόνο, τα οποία είναι διατεταγμένα σε μια αντίστροφη δομή σπινέλου. Η μεμβράνη αποτελείται από ένα μείγμα λιπιδίων, πρωτεϊνών και υδατανθράκων και έχει πάχος περίπου 5 nm.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα μαγνητοσώματα σχηματίζονται από την άμεση βροχόπτωση του μαγνητίτη από το κυτταρόπλασμα. Αυτή η διαδικασία ξεκινά από τη συσσώρευση ιόντων σιδήρου και οξυγόνου εντός της μεμβράνης μαγνητοσώματος. Τα ιόντα στη συνέχεια αντιδρούν για να σχηματίσουν κρυστάλλους μαγνητίτη, τα οποία αναπτύσσονται μέχρι να φτάσουν στο τελικό τους μέγεθος.

Αυτά τα ευρήματα παρέχουν νέες γνώσεις σχετικά με τον μηχανισμό σχηματισμού των μαγνητοσωμάτων και συμβάλλουν στην κατανόησή μας για το πώς τα μαγνητοτακτικά βακτηρίδια προσανατολίζονται και περιηγούνται στις γραμμές μαγνητικού πεδίου της Γης.