細(xì)菌也能識路徑

王東梅

信鴿能夠傳遞書信、蜜蜂能夠識別回家的路、鰻魚能夠回游、蝸牛能夠定向等等生物“識別”路徑的現(xiàn)象，你感到驚奇嗎？原來，這是由于強(qiáng)大的地磁場做了它們的“指南針”。

可是，你知道嗎？微生物中某些更細(xì)微的細(xì)菌也能“識別”路徑，這就是20世紀(jì)70年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的“趨磁細(xì)菌”。

1975年某一天，美國馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校進(jìn)行了一場有趣的微生物試驗。一名研究生用顯微鏡在鹽澤的泥漿沉淀物里發(fā)現(xiàn)，有些微生物持續(xù)不變地穿過視場向一個方向游動，它們最后聚集到玻片上一滴污水的某一邊緣。顯然，這不是一種趨光性反應(yīng)，因為不管落在顯微鏡玻片上的光如何分布，細(xì)菌總是游向玻片北邊的一側(cè)。但是，當(dāng)顯微鏡玻片附近放入一塊磁鐵時，細(xì)菌的運動方向就發(fā)生改變了。研究證明，這種細(xì)菌的趨向性行為是由地磁場引起的。因此，這名研究生將這種細(xì)菌稱為“趨磁性細(xì)菌”，簡稱為“磁細(xì)菌”。

迄今為止，已觀察和分離到的“趨磁性細(xì)菌”有球菌、桿菌、弧菌、螺旋菌等。隨著這些不同形態(tài)和特征的磁細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)，人們認(rèn)識到磁細(xì)菌不是一個分類學(xué)上的單位，而是具有對磁場產(chǎn)生感應(yīng)的一類細(xì)菌的總稱。最初，磁細(xì)菌均是在北半球發(fā)現(xiàn)的，它們都朝著地球的北極（地磁南極）運動。直至20世紀(jì)80年代，美國兩名科學(xué)家在南半球發(fā)現(xiàn)朝著地球南極運動的磁細(xì)菌，以及赤道附近磁細(xì)菌運動向兩極的機(jī)率的均等性，磁細(xì)菌的趨磁行為現(xiàn)象才完整起來。

磁細(xì)菌一般生存在一種微好氧的環(huán)境中，科學(xué)家將它們分為“鐵氧化物型磁細(xì)菌”和“鐵硫化物型磁細(xì)菌”。

磁細(xì)菌為什么會對地磁場產(chǎn)生行為上的感應(yīng)而“識別路徑”呢？

原來，這類細(xì)菌是依靠體內(nèi)的指南針——磁鐵礦石結(jié)晶粒（又稱磁小體）來識別方向的。這些磁鐵礦晶體是由細(xì)菌從外界環(huán)境中攝取鐵，通過一定的生理反應(yīng)生成的。非常有趣的是，大多數(shù)磁細(xì)菌體內(nèi)的磁小體能夠排列成鏈狀，宛如一串黑色珠鏈。

在生物研究中，利用磁小體制成磁性細(xì)胞，一方面可以有效地完成細(xì)胞融合和減少污染，另一方面也使得細(xì)胞分離變得容易。在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)上，因為磁小體屬于生物磁鐵，不會產(chǎn)生細(xì)胞毒性，因而利用它來進(jìn)行載運藥物，開展靶器官定位治療，對治療內(nèi)臟、組織水平以及癌癥等疾病有著重要意義；在磁性記錄材料工業(yè)方面，由于磁小體的細(xì)微均勻程度，使用它來制造計算機(jī)的記憶元件、錄音、錄相磁帶等，都將提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)良于人工制成的磁小顆粒。同時，對趨磁細(xì)菌的研究，還將對地質(zhì)學(xué)中，對地磁場和磁鐵礦石形成原因的研究，開拓一新的視野。

我們相信，在不久的將來，磁細(xì)菌將為人類的生活增添更多的樂趣和風(fēng)采。