The Curious Case of Cockroach Magnetization

Τα πουλιά είναι το πιο γνωστό παράδειγμα πλασμάτων ικανών να αισθάνονται μαγνητικά πεδία και να τα χρησιμοποιούν για προσανατολισμό και πλοήγηση. Λιγότερο γνωστές είναι οι ικανότητες μαγνητοανίχνευσης των αμερικανικών κατσαρίδων, οι οποίες μαγνητίζονται γρήγορα όταν τοποθετούνται σε μαγνητικό πεδίο.



Το πώς αυτά τα πλάσματα χρησιμοποιούν αυτή την ικανότητα είναι αντικείμενο πολλών εικασιών. Ωστόσο, υπάρχει γενική συμφωνία ότι η καλύτερη κατανόηση της βιομαγνητικής ανίχνευσης θα μπορούσε να βοηθήσει τους μηχανικούς να σχεδιάσουν καλύτερους αισθητήρες για άλλες εφαρμογές, όπως η πλοήγηση με μικρορομπότ.

Αλλά προτού συμβεί αυτό, οι μηχανικοί θα χρειαστούν πολύ καλύτερη κατανόηση του πώς οι κατσαρίδες αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία και πώς μαγνητίζονται οι ίδιοι.





Μπείτε στο Ling-Jun Kong στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang στη Σιγκαπούρη και μερικοί φίλοι που έχουν μετρήσει τον τρόπο με τον οποίο μαγνητίζονται οι αμερικανικές κατσαρίδες. Στην πορεία, έκαναν μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη - αποδεικνύεται ότι οι μαγνητικές ιδιότητες των ζωντανών κατσαρίδων είναι εντυπωσιακά διαφορετικές από αυτές των νεκρών κατσαρίδων. Και νομίζουν ότι ξέρουν γιατί.

Τα πειράματα είναι απλά. Ο Kong και ο συν τοποθέτησαν μια σειρά από ζωντανές και νεκρές κατσαρίδες σε ένα μαγνητικό πεδίο 1,5 κιλών Gauss. είναι περίπου 100 φορές ισχυρότερος από έναν μαγνήτη ψυγείου. Η ομάδα άφησε τα πλάσματα στο πεδίο για 20 λεπτά και στη συνέχεια μέτρησε πόσο έντονα είχαν μαγνητιστεί και πόσο καιρό χρειάστηκε για να αποσυντεθεί αυτή η μαγνήτιση.

Τα αποτελέσματα δημιουργούν ενδιαφέρουσα ανάγνωση. Η ομάδα θα μπορούσε εύκολα να μετρήσει το μαγνητικό πεδίο που σχετίζεται με όλες τις κατσαρίδες, ζωντανές ή νεκρές, μόλις έβγαιναν από το εξωτερικό πεδίο. Το χωράφι που σχετίζεται με τις ζωντανές κατσαρίδες στη συνέχεια αποσυντέθηκε σε περίπου 50 λεπτά. Αντίθετα, χρειάστηκαν σχεδόν 50 ώρες για να αποσυντεθεί το χωράφι σε νεκρές κατσαρίδες.



Αυτό εγείρει ένα προφανές ερώτημα: γιατί η διαφορά; Ο Κονγκ και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ένα μαθηματικό μοντέλο μαγνήτισης για να βρουν την απάντηση. Υποθέτουν ότι η μαγνήτιση είναι το αποτέλεσμα των μαγνητικών σωματιδίων μέσα στις κατσαρίδες που ευθυγραμμίζονται με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όταν αφαιρεθεί από το εξωτερικό πεδίο, η μαγνήτιση εξασθενεί επειδή η κίνηση Brown προκαλεί τα μαγνητικά σωματίδια να ευθυγραμμιστούν ξανά τυχαία.

Αλλά διερευνούν επίσης πώς ο χρόνος που χρειάζεται ποικίλλει ανάλογα με το ιξώδες του μέσου στο οποίο παγιδεύονται τα σωματίδια. Δείχνουν ότι ο χρόνος αποσύνθεσης αυξάνεται καθώς το ιξώδες αυτού του μέσου αυξάνεται και γίνεται πιο υαλώδες.

Αυτό υποδηλώνει μια απάντηση στο αίνιγμα. Οι κατσαρίδες μαγνητίζονται επειδή περιέχουν μαγνητικά σωματίδια που ευθυγραμμίζονται με ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα σωματίδια παγιδεύονται σε ένα υγρό μέσο που έχει χαμηλό ιξώδες στις ζωντανές κατσαρίδες. Αλλά μόλις πεθάνουν τα πλάσματα, το μέσο αρχίζει να σκληραίνει και το ιξώδες του αυξάνεται. Αυτό είναι που προκαλεί την αύξηση του χρόνου αποσύνθεσης.

Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα εργασία που βοηθά να απαντηθούν ορισμένες σημαντικές ερωτήσεις σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι κατσαρίδες αλληλεπιδρούν με τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Αφήνει όμως πολλά μυστήρια.



Πρώτον είναι το ερώτημα της φύσης των μαγνητικών σωματιδίων - ποια είναι αυτά; Οι βιολόγοι έχουν βρει μικροσκοπικά σωματίδια του μαγνητικού ορυκτού γρηγίτη (ένας τύπος θειούχου σιδήρου) σε μυρμήγκια, μέλισσες και τερμίτες.

Μπορεί λοιπόν οι κατσαρίδες να περιέχουν και σωματίδια γρηγίτη. Πράγματι, τα αποτελέσματα των Kong και co είναι συμβατά με την παρουσία σωματιδίων γρηγίτη με ακτίνα 50 νανόμετρων περίπου, αλλά τα αποτελέσματα αποκλείουν την παρουσία σχετικών μαγνητικών ορυκτών όπως ο μαγνητίτης.

Ένα άλλο ερώτημα είναι από πού μπορεί να προέρχονται τέτοια σωματίδια. Είναι μολυντές που συλλέγονται από τις κατσαρίδες από το περιβάλλον τους ή είναι βιογενείς, που σχηματίζονται από μια βιολογική διαδικασία μέσα στις ίδιες τις κατσαρίδες; Ο Κονγκ και ο συνεργάτης δεν είναι σε θέση να απαντήσουν σε αυτό.

Ωστόσο, μπορούν να ρίξουν φως στο πώς οι κατσαρίδες μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτό το είδος μαγνήτισης. Λένε ότι ο χρόνος αποσύνθεσης των 50 λεπτών στις ζωντανές κατσαρίδες είναι πολύ αργός για να έχει οποιαδήποτε βιολογική χρήση. Τα δεδομένα και το μοντέλο μας δείχνουν ότι αυτά τα μαγνητικά σωματίδια δεν μπορούν να είναι υπεύθυνα για τη μαγνητική αίσθηση, λένε.

Έτσι, εάν οι κατσαρίδες εκμεταλλεύονται τη μαγνητική αίσθηση, πρέπει να χρησιμοποιήσουν κάποιον άλλο μηχανισμό. Ο κύριος υποψήφιος εδώ είναι ο μηχανισμός ζεύγους ριζών στον οποίο ένα μαγνητικό πεδίο επηρεάζει το αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης.

Πολλοί βιοφυσικοί θεωρούν ότι αυτός είναι ο μόνος μηχανισμός που μπορεί να επηρεάσει ρεαλιστικά τα ζωντανά πλάσματα σε μια χρονική κλίμακα που μπορεί να είναι βιολογικά χρήσιμη. Ίσως και οι κατσαρίδες να το χρησιμοποιούν αυτό. Το πείραμά μας παρέχει υποστήριξη για άλλες μορφές μαγνητο-λήψης, π.χ. ο μηχανισμός ζεύγους ριζοσπαστικών, ας πούμε ο Kong and co.

Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα εργασία που θα αποτελέσει ένα σκαλοπάτι για την καλύτερη κατανόηση της βιοαισθητήρας των μαγνητικών πεδίων και για την εκμετάλλευση αυτής της ικανότητας στις μελλοντικές γενιές αισθητήρων.

ο Μπιλ Γκέιτς τρώει μπέργκερ

Αναφ.: arxiv.org/abs/1702.00538 : In-Vivo Βιομαγνητικός Χαρακτηρισμός της Αμερικανικής Κατσαρίδας

κρύβω

Πραγματικές Τεχνολογίες

Κατηγορία

Χωρίς Κατηγοριοποίηση

Τεχνολογία

Βιοτεχνολογία

Τεχνική Πολιτική

Την Αλλαγή Του Κλίματος

Άνθρωποι Και Τεχνολογία

Silicon Valley

Χρήση Υπολογιστή

Περιοδικό Mit News

Τεχνητή Νοημοσύνη

Χώρος

Έξυπνες Πόλεις

Blockchain

Feature Story

Προφίλ Αποφοίτων

Σύνδεση Αποφοίτων

Δυνατότητα Ειδήσεων Mit

1865

Η Θέα Μου

77 Mass Ave

Γνωρίστε Τον Συγγραφέα

Προφίλ Στη Γενναιοδωρία

Βλέπεται Στην Πανεπιστημιούπολη

Επιστολές Αποφοίτων

Νέα

Εκλογές 2020

Με Ευρετήριο

Κάτω Από Τον Θόλο

Πυροσβεστική Μάνικα

Άπειρες Ιστορίες

Πανδημικό Τεχνολογικό Έργο

Από Τον Πρόεδρο

Θέμα Εξώφυλλου

Φωτογραφίες

Συνιστάται