磁気走性

磁気走性は、地球の磁場に応じて方向を決め、動きを調整するグラム陰性細菌の多様なグループによって実行されるプロセスです。 ^[1]このプロセスは主に、塩性湿地、海水、淡水湖などの水生環境に生息する微好気性細菌と嫌気性細菌によって実行されます。 ^[2]細菌は磁場を感知することで、より好ましい酸素濃度の環境に自らを向けることができます。より好ましい酸素濃度へのこの方向決めにより、細菌はブラウン運動によるランダムな動きとは対照的に、より速くこれらの環境に到達できます。^[3]

概要

磁性細菌（例：Magnetospirillum magnetotacticum ）には、磁気走性プロセスを担うマグネトソームと呼ばれる内部構造が含まれています。マグネトソームを使用して磁場に向いた後、細菌は鞭毛を使用して磁場に沿って泳ぎ、より好ましい環境へと向かいます。^[4]磁気走性は細菌の平均速度に影響を与えません。^[3]しかし、磁気走性により、細菌はランダムな動きを誘導することができます。このプロセスは実際には空気走性と似ていますが、酸素濃度ではなく磁場によって制御されます。^[5]細菌は磁気走性と空気走性の両方のシステムを使用して適切な酸素濃度を見つけることができるため、磁気走性と空気走性はしばしば一緒に機能します。これを磁気空気走性と呼びます。^[6]海洋細菌は、地球の極に向くことで、嫌気性/微好気性堆積物に向かって下向きの動きを向けることができます。これにより、細菌は代謝環境を変えることができ、化学サイクルが可能になります。^[7]

マグネトソーム

マグネトソームには結晶が含まれており、その多くは磁鉄鉱(Fe ₃ O ₄ )です。 ^[8]硫黄のある環境に生息する極限環境細菌の中には、グレイジャイト(鉄硫化物化合物 Fe ₃ S ₄ )が単離されています。 [9] 磁性細菌の中には、グレイジャイトの変化生成物として、黄鉄鉱 (FeS 2 ) 結晶を^含むものもあります。[ 10 _]^これらの結晶は、特定のタンパク質が埋め込まれたマグネトソーム膜と呼ばれる二重膜に含まれています。結晶にはさまざまな形があります。結晶の形は通常、細菌種内で一貫しています。^{[2]マグネトソームの最も一般的な配置は、最大の}磁気双極子モーメントを作成できるチェーン状です。 ^[1]細菌内では、細菌細胞の長軸に沿って整列する傾向がある、さまざまな長さのマグネトソームのチェーンが多数存在する場合があります。^[4^[1]磁性細菌は死ぬと地球の磁場に向きを変えることはできるが、磁場に沿って移動することはできなくなる。^[4]

半球と磁場

北半球では、北に向かう細菌は堆積物に向かって下方に移動します（磁場と平行）。南半球では、南に向かう細菌が優勢となり、堆積物に向かって下方に移動します（磁場と反平行）。^[6]科学者は当初、南に向かう細菌は北半球で酸素濃度が非常に高い場所に向かって上方に移動すると考えていました。これにより南に向かう細菌が不利に選択され、北に向かう細菌が北半球で優勢になり、その逆も同様です。しかし、南に向かう細菌は北半球でも発見されています。さらに、磁場が水平に向いている地球の磁気赤道でも、北に向かう磁性細菌と南に向かう磁性細菌の両方が発見されています。^[1]

参照

注釈と参考文献

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さらに読む

ステン、オーデンヴァルト（2002 年 3 月 15 日）。23サイクル目。コロンビア大学出版局。 57–62ページ。ISBN 978-0231120791。

外部リンク

細菌の磁気走性
動物は本当に磁気を興味深い方法で利用して移動しているのでしょうか? (天文学カフェ)

[one-1] Lefevre, CT; Bazylinski, DA (2013年9月4日). 「磁性細菌の生態、多様性、進化」. Microbiology and Molecular Biology Reviews . 77 (3): 497–526. doi :10.1128/MMBR.00021-13. PMC 3811606. PMID 24006473 .

[three-2] Yan, Lei; Zhang, Shuang; Chen, Peng; Liu, Hetao; Yin, Huanhuan; Li, Hongyu (2012年10月). 「磁性細菌、マグネトソームおよびその応用」. Microbiological Research . 167 (9): 507–519. doi : 10.1016/j.micres.2012.04.002 . PMID 22579104.

[four-3] Smith, MJ; Sheehan, PE; Perry, LL; O'Connor, K.; Csonka, LN; Applegate, BM; Whitman, LJ (2006 年 8 月). 「磁気走性における磁気的優位性の定量化」. Biophysical Journal . 91 (3): 1098–1107. Bibcode :2006BpJ....91.1098S. doi :10.1529/biophysj.106.085167. PMC 1563769. PMID 16714352 .

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[:0-6] 微生物学百科事典。モセリオ・シェヒター（第3版）。[アムステルダム]：エルゼビア。2009年。ISBN 978-0-12-373944-5. OCLC 399645273.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク)

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[8] ^ Lower, Brian H .; Bazylinski, Dennis A. (2013) .「細菌マグネトソーム：ユニークな原核生物の器官」。分子微生物学およびバイオテクノロジージャーナル。23 (1–2) : 63–80。doi : 10.1159 /000346543。ISSN 1660-2412。PMID 23615196。S2CID 25856024。

[five-9] デュセンベリー、デビッド・B. (2009)。ミクロスケールで生きる：小さいことの予期せぬ物理学。マサチューセッツ州ケンブリッジ：ハーバード大学出版局。ISBN 9780674031166。

[10] Mann, Stephen; Sparks, Nicholas HC; Frankel, Richard B.; et al. (1990). 「磁性細菌における強磁性グレイジャイト (Fe3S4) と黄鉄鉱 (FeS2) のバイオミネラリゼーション」Nature . 343 (6255) (1990 年 1 月 18 日発行): 258–261. Bibcode :1990Natur.343..258M. doi :10.1038/343258a0. S2CID 4351424.