地磁场与生物的磁感应现象

两千多年前,人类发明了指南针用于辨别方向;而如今科学家们发现,很多动物也能利用体内的生物指南针感应磁场。笔者从磁场的产生入手,详细介绍了地磁场的性质和生物磁感应现象的产生。候鸟是最早被注意到能利用磁场导航,且目前已获得最多磁生物学研究结果的一类高等生物。大量的行为学实验证明,候鸟在长距离迁徙的过程中主要靠对地磁场的感应来确定方向,它们的大脑能记录下每一个特殊地点的磁特征,并据此找出到达各个目的地的飞行路线。不仅如此,部分鸟类的磁导航还有一定程度的蓝光依赖性、会受到异常磁场的干扰,这种现象可以用生物磁受体的磁铁矿的感应假说和化学感受假说来解释。很多生物,包括人类也都有与候鸟类似的磁受体,有些动物能用它们感受磁场并以此作为视觉和听觉的辅助,而其他生物的磁感应能力也许已经在进化的某个阶段被别的功能替代或是直接消失了。目前人们对于生物磁现象的研究才刚刚起步,还有很多未知的谜团等待我们去揭开,希望在不久的将来能看到更多令人惊讶的实验结果。     

铁氧化物的生物矿化

生物无机化学的很多内容虽然都是研究水溶液中金属络合物的结构和光谱性质,但目前化学家们正在将注意力转向研究生物无机固态过程。研究生物无机铁氧化物可以很好地来了解生物化学反应的复杂性和精密性。例如,趋磁性的细菌能够利用磁铁石的特有性质在地磁场内遨游。普通的帽贝依靠一种铁—蛋白的复合物来获取它们的食物。     

地磁场与动物感磁

地球上生物的起源和演化都在地球磁场的重要保护中进行.在长期的演化过程中,动物具有了感磁能力以适应地磁场环境,从而帮助动物能够更好地完成其生理活动.揭示地磁场变化与生物圈演化之间的联系,理解现在、过去和未来地磁场变化的生物学效应是生物地磁学研究的主要目标.已有研究发现,许多动物可利用地磁场信息进行定向和导航;地磁场是维持地球生物正常的生理活动和生长发育必不可少的环境因子.本文围绕地磁场与动物地磁导航以及地磁场减弱对动物的可能影响两个方面进行评述.主要阐述动物地磁导航研究在行为学、神经生理学、生物磁学等方面的进展和有关动物感磁机理的3种假说:电磁感应假说、基于磁铁矿感磁假说和基于自由基感磁假说.讨论地磁场变化(磁场强度降低)引起动物生理活动和生长发育异常等多方面的生物学效应,并提出磁场变化引起生物学效应的3种可能途径:磁性金属途径、自由基途径和骨架蛋白途径.细胞内的磁性物质、自由基产物或骨架蛋白可能是动物响应磁场的中介物,它们引起生物体不同水平上的效应.随着现代多学科交叉融合和新实验技术的应用,可以预见在不久的将来人们可以更加准确地在分子水平上解析出动物响应地磁场变化的作用机理.     

趋磁细菌磁小体的生物矿化作用和磁学性质研究进展

趋磁细菌磁小体研究是揭示生物矿化作用和探索生物活动与地磁场之间联系的重要研究内容。细菌成因的磁铁矿颗粒也是部分湖泊和海洋沉积物磁性的主要载体。本文将在介绍趋磁细菌基础上，重点评述磁小体形成过程研究、磁测量技术、沉积物中化石磁小体的识别方法、环境指示意义等方面的新进展，并简要展望未来磁小体研究及其应用前景。     

岩石磁性及地球磁场的起源

一、岩石磁性在现代地磁学中,岩石磁性的研究具有重要的意义,这一方面是因为地球的异常磁场是由地壳岩石层产生的,另一方面,岩石的磁性也反映和记录了岩石生成时的地磁场情况,是古地磁学研究的重要根据,从本世纪初起,尤其五十年代以来,随着岩石磁性、海洋磁性的观测和研究的进展,以及岩石磁性成因的探讨,发现它们与地质时期岩石状态和变化以及地球海陆变迁等都有一定的联系,因而形成古地磁学这一新的研究领域,古地磁学已是研究地球演化和发展的一个有力工具。     

磁场对育珠河蚌的生物效应初探

地磁场是地球上的生物和人类生存的一种物理环境,生物在长期演化过程中已适应了这一环境。环境磁场发生变化将会产生什么影响,即所谓磁场的生物效应如何,这是多年来人们探究的。近年来磁场生物效应的研究引起国内外许多科学工作者的关注,取得了很大进展。     

吉林陨石的磁性研究

根据岩石磁学的物理原理,岩石的热剩余磁化强度具有稳定性、独立性、可加性以及在弱磁场中磁化强度和外加磁场成正比等特点,因此可以通过考查火成岩的磁性求得该岩石生成时期的地磁场,通常称这种磁场为原始磁场或古磁场。同样,考查陨石的磁性,也可以求得陨石母体形成时期的原始磁场强度,从而为研究天体磁学、太阳系行星际空间磁场的演化提供必要的线索。     

地磁扰动对婴儿出生的影响

我们生活在一个地磁场不断变化的地球环境中,磁场的变化对人体和一切生物都有直接作用,在剧烈的地磁扰动伴随着太阳活动高峰即将到来之际,了解地磁扰动对婴儿有何影响很有必要.统计分析显示地磁扰动对婴儿出生有明显的影响地磁场强度增大或者地磁场强度的变化率增大时,婴儿出生率都显著增加;磁暴对婴儿出生有加速作用.另外,初步调查研究看出,太阳活动高峰年,也即是地磁活跃年,出生儿死亡率有上升趋势.     

指南针还会指向南方吗?

地磁场既保卫着地球 ,还庇护着它上面的生物 ,而地磁场的崩溃瓦解似乎早在150年前就开始了。事实上 ,磁场的强度已经减弱了10 %～15 % ,这一现象加剧了近来持续升温的争论———磁场的减弱是否预示着一直以来覆盖了整个地球的磁力线的消失。地磁场逆转在磁场逆转的过程中 ,地球     

20世纪地磁场的剧烈变化

分析了１９００￣２０００年１００年间地磁场的变化。结果表明,１００年来地磁场的偶极矩减小了６．５％,而四极子和八极子的强度分别增加了９５％和７４％,全球４块大尺度地磁异常的强度在１００年间增加了２１％￣５６％。与此同时,磁心位置向太平洋方向快速移动了２００ｋｍ,这些事实表明,１９００年以来,地磁场整体快速减弱,地磁场的非偶极性和东西半球的不对称性大大加强,这些变化与地磁场极性倒转发生前的特征相类似     

四川广元上寺二叠-三叠系界限剖面的古地磁研究

为探讨二叠-三叠纪交界时期地磁场变化特征,及为某些地质事件进行大区域间,海、陆间,乃至全球性对比提供重要依据,我们选择了已作详细古生物研究工作、并发现有铱异常、沉积连续的四川广元上寺二叠-三叠系界限层型剖面,首次进行磁性地层学的研究。作     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内的纳米磁性矿物质

生物矿化是自然界常见的生物现象，而石鳖齿舌是磁性生物矿化研究中极其有意义的研究对象之一。利用高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、磁力显微镜以及超导量子磁强计磁测量装置，从磁学的角度探讨了红条毛肤石鳖齿舌成熟的主要横向牙齿内的纳米磁性矿物质的成分、结构分布与易磁化方向、磁畴结构的关系，旨在为理解磁性生物矿化齿舌的生物功能提供依据。     

植物抗病中分子反应的细胞协作

植物组织受到病原体感染后,激起一系列的生物和分子感应,这些感应在与疾病或抗病有关的可见症状中达到高峰。在有关感应中,反应的特性以及反应的时间和空间上的协作在植物和病原体中都起决定性的作用。这种微妙的平衡进程也经常受到显著的进化上的调节,环境的影响和生理上的调整。因此,如果要理解并弄清这些寄主一病原体之间感应的分子方面的复杂情况,就要详尽地观察在时间和空间方面的感应进程以及一些特殊器官在进化、环境和生理上的状态。越来越明显的事实表明:决定寄主的抗病性或易     

核-幔差异运动与地磁场倒转

关于基本地磁场的成因,通常认为地球内部发电机模型较合理。但在流体外地核运动的能源问题上存在不同意见,对地磁场倒转现象还没有满意的解释。本文认为地球自转变化引起的核-幔差异运动是地球基本地磁场赖以产生的动力来源,从而解释了地磁场的倒转现象。     

当代磁学及其若干新进展

综合评述了当代磁学的主要内容及其若干新进展,当代磁学包括磁学基本物理问题的基础磁学,磁性材料的分类和多种重要磁性特性的材料磁学,磁性材料、磁性器件和磁技术在高新技术,生产和生活中各种应用的应用磁学,以及磁学与其他学科互相交叉的边缘磁学也称交叉磁学,介绍的边缘磁学有生物磁学、微观磁学及宇观磁学。     

关于地磁球谐分析方法应用于局部地区的问题

地磁场的球谐(高斯)分析的意义不仅在于用方便的数学形式来给出全球地磁场的分布,而更重要的是在于通过球谐分析可以利用地面磁场观测值求得整个自由空间的场值,即可以将场向上和向下延拓,以及可以区分场的内源部分和外源部分。此外,各级球谐级数项都有特定的物理意义。     

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性研究进展

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性是其应用于临床研究的前提之一. 生物相容性一般是指材料与宿主之间的相容性, 包括组织相容性和血液相容性. 目前认为, 对生物材料的生物相容性研究与评价应从整体、细胞和分子这3 个水平全方位进行. 本文主要将近期通过细胞、分子和整体水平相关试验进行的磁性氧化铁纳米颗粒生物相容性评价工作的进展及其研究中存在的问题作一综述.     

中国东部考古磁学强度结果揭示全新世地磁场极端事件

正地磁场起源于地球外核流体运动,携带了地球内部的重要信息,是认识地球深部过程的窗口.同时地磁场又是地球最重要的物理场之一,保护地球免受过多宇宙射线的干扰,地磁场的变化可能与宇宙射线通量、气候变化等存在某种相关性.研究地磁场的演化历史对探索地球内部动力机制、认识地球生存环境具有重要的指导意义.考古磁学主要对遗址出土的高温烘烤过的遗存进行磁学研究,从而获得全新世以来地磁场方向和强度百年或千年尺度的精细变化信息,在完善地磁场模型、探索地球动力学过程、考古遗址定年和探讨人类活动与地球环境变化相关性等     

磁小体蛋白介导磁性纳米颗粒仿生合成

趋磁细菌磁小体是由生物膜包裹且呈链状排列的磁性纳米颗粒,磁小体通过生物矿化形成的磁性纳米颗粒具有规则的形状、均一的粒径及较高的结晶度,引起了研究者的广泛关注.磁小体膜由磷脂和脂肪酸组成,磁小体膜脂质囊泡实际上是一个控制磁性纳米颗粒精确合成的纳米反应器.磁小体膜内的一系列生物矿化蛋白控制着铁的转运、铁的氧化还原、磁性纳米颗粒的形核以及生长.目前,磁小体生物矿化的具体机制尚未明确且磁小体难以实现规模化生产,因此引发了人们对仿生合成磁小体的研究.体内研究显示,磁小体蛋白如Mms6、MamC、MmsF、MamG和MamD对磁小体的尺寸和形貌具有重要的调控作用,被认定为用于仿生合成磁小体的最好候选蛋白.一些工作已经对源于趋磁细菌的Mms6、MamC、MmsF等重组蛋白介导的磁性纳米颗粒的仿生合成进行了研究.这些研究不仅能够帮助我们更好地理解磁小体的生物矿化过程,而且能够制备出高质量的类磁小体磁性纳米颗粒.本文重点综述了几种重要的磁小体蛋白在介导磁性纳米颗粒仿生合成方面的研究进展,并对其未来发展进行了展望.     

医药磁性氧化铁纳米材料的研究和发展

以氧化铁纳米颗粒为代表的医药磁性纳米材料,近年来在医学健康领域得到越来越多的重视.作为唯一得到食品药品监督管理局(FDA)批准,可临床使用的无机功能纳米材料,氧化铁纳米颗粒在纳米生物医学的研究和应用中发挥着至关重要的作用.本文将聚焦于氧化铁纳米颗粒等医药磁性纳米材料,主要基于本实验室的相关研究工作,介绍该领域的研究和发展.主要从如下几个方面进行论述:医药磁性氧化铁纳米材料的制备、医药磁性氧化铁纳米材料的磁学性质、医药磁性氧化铁纳米材料的生物效应、医药磁性氧化铁纳米材料的组装和性质调控以及医药磁性纳米材料及技术的发展趋势.