磁気走性

磁気走性は、地球の磁場に応じて方向づけと運動を調整する、多様なグラム陰性細菌群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行われます。 [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へと自らを方向づけることができます。この好ましい酸素濃度への方向づけにより、細菌はブラウン運動によるランダムな運動よりも早くこれらの環境に到達できます。[3]

概要

磁性細菌（例えば、Magnetospirillum magnetotacticum ）は、マグネトソームと呼ばれる内部構造を有し、これが磁気走性（magnetospirillum magnetotacticum）のプロセスを担っています。マグネトソームを用いて磁場に配向した後、細菌は鞭毛を用い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、磁気走性は細菌が本来ランダムな動きを誘導することを可能にします。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]細菌は適切な酸素濃度を見つけるために磁気走性と空気走性の両方のシステムを使用できるため、磁気走性と空気走性はしばしば同時に機能します。これは磁気空気走性と呼ばれます。[6]海洋細菌は地球の極に配向することで、嫌気性／微好気性堆積物に向かって下方へと移動することができます。これにより、細菌は代謝環境を変化させ、化学循環を可能にします。[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一部の極限環境細菌は、グレイジャイト(硫化鉄化合物 Fe 3 S 4 ) と共に分離されています。[9]一部の磁性細菌は、おそらくグレイジャイトの変化した生成物として、黄鉄鉱(FeS 2 ) 結晶も含んでいます。[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内にあります。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り出すことができる鎖状です。[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鎖が多数存在することができます。[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]当初、科学者たちは、南に向かう細菌は北半球で酸素濃度の高い場所に向かって上方に移動すると考えていました。これは南に向かう細菌を負の選択に導き、北半球では北に向かう細菌が優勢となり、逆もまた同様となるでしょう。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、北に向かう細菌と南に向かう細菌の両方が発見されています。[1]

参照

注釈と参考文献

  1. ^ abcd 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  .
  2. ^ ab Yan, Lei; Zhang, Shuang; Chen, Peng; Liu, Hetao; Yin, Huanhuan; Li, Hongyu (2012年10月). 「磁性細菌、マグネトソームとその応用」. Microbiological Research . 167 (9): 507– 519. doi : 10.1016/j.micres.2012.04.002 . PMID  22579104.
  3. ^ ab 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  . 
  4. ^ abc Frankel, Richard B (2003). 「生物学的永久磁石」 .超微細相互作用. 151 (1): 145– 153. Bibcode :2003HyInt.151..145F. doi :10.1023/B:HYPE.0000020407.25316.c3. S2CID  41997803.
  5. ^ ベネット、マチュー A. Eder、Stephan HK (2016 年 7 月 5 日)、Faivre、Damien (編)、「Magneto受信と磁気走性」、Iron Oxides (1 ed.)、Wiley、pp.  567–590、doi :10.1002/9783527691395.ch22、ISBN 978-3-527-33882-5、 2022年4月24日閲覧
  6. ^ ab 微生物学百科事典. Moselio Schaechter (第3版). [アムステルダム]: Elsevier. 2009. ISBN 978-0-12-373944-5. OCLC  399645273。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク)
  7. ^ Li, Jinhua; Liu, Peiyu; Wang, Jian; Roberts, Andrew P.; Pan, Yongxin (2020年12月). 「細菌による微生物硫黄のシャトリングと水生の酸素-無酸素界面を越えた硫黄循環を可能にする適応としての磁気走性」 . Journal of Geophysical Research: Biogeosciences . 125 (12). Bibcode :2020JGRG..12506012L. doi :10.1029/2020JG006012. ISSN  2169-8953. S2CID  228886950.
  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細胞小器官」 . Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology . 23 ( 1–2 ): 63– 80. doi :10.1159/000346543. ISSN  1660-2412. PMID  23615196. S2CID  25856024.
  9. ^ デューセンベリー、デイビッド・B. (2009). 『ミクロスケールで生きる：小ささの予期せぬ物理法則』ケンブリッジ、マサチューセッツ州：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）と鉄黄鉄鉱（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.

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。
  • 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）
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetotaxis&oldid=1301121129」より取得