Fizicienii care folosesc magnetometre atomice au descoperit că traseele de zbor ale lui Venus generează câmpuri magnetice

Fizicienii folosesc magnetometre atomice pentru a măsura semnalele biomagnetice ale plantelor sălbatice.

Venus capcană (Mușchii dionaea) o plantă sălbatică care își înconjoară prada folosind frunze modificate drept capcană. În timpul acestui proces, semnalele electrice, numite potențiale de acțiune, determină închiderea lobilor frunzei. Acum, un grup de oameni de știință interdisciplinari au arătat că aceste semnale electrice generează câmpuri magnetice dimensionale. A fost dovedită posibilitatea înregistrării acestui biomagnetism folosind magnetometre atomice. „Ați putea spune că ancheta este ca și cum ați face o scanare RMN la oameni”, a spus fizicianul Anne Fabrikant. „Problema este că semnalele magnetice din plante sunt foarte slabe, ceea ce explică de ce sunt atât de dificil de măsurat folosind tehnologia veche”.

Activitatea electrică din capcana pentru muște a lui Venus este legată de semnale magnetice

Știm că o schimbare a tensiunii în creierul uman are loc ca urmare a coordonării energiei electrice care se deplasează de-a lungul celulelor nervoase sub formă de potențiale de acțiune în anumite zone. Metode precum electroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) și imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) pot fi utilizate pentru a înregistra aceste evenimente și a diagnostica tulburările. Atunci când plantele sunt stimulate, ele generează și semnale electrice care se deplasează printr-o rețea celulară similară cu sistemul nervos al oamenilor și animalelor.

Semnalele magnetice Venus Flytrap

Măsurarea semnalelor magnetice generate de o capcană Venus (foto-colaj). Credit: © Anne Fabricant

Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz (JGU), Institutul Helmholtz din Mainz (HIM), Universitatea Julius-Maximilians-Würzburg (JMU) și un grup de cercetători de la Physikalisch-Technisch Bundesanstalt (PTB) din Berlin, Germania. Institutul de Meteorologie a demonstrat acum că activitatea electrică de pe capcana zburătoare a lui Venus este, de asemenea, legată de semnale magnetice. „Am putut demonstra că potențialele de acțiune dintr-un sistem de plante multicelulare generează câmpuri magnetice dimensionale, lucru care nu a fost niciodată dovedit până acum”, a declarat Anne Fabricant, doctorand la JGU și echipa de cercetare HIM de la profesorul Dmitry Budker.

O capcana Mușchii dionaea constă din frunze păroase sensibile bilobate care generează potențial de acțiune care traversează întreaga capcană la atingere. După două avertismente consecutive, capcana este închisă și orice posibilă pradă de insecte este blocată în interior și apoi digerată. În mod interesant, capcana excită electricitatea într-o varietate de moduri: pe lângă efectele mecanice, cum ar fi atingerea sau rănirea, energia osmotică, cum ar fi încărcăturile de apă sărată și energia termică sub formă de căldură sau frig, cresc, de asemenea, potențialul de acțiune. Pentru studiu, echipa de cercetare a folosit stimularea termică pentru a genera potențial de mișcare, eliminând astfel factorii perturbatori, cum ar fi zgomotul mecanic de fond în măsurătorile lor magnetice.

Biomagnetismul este detectarea semnalelor magnetice de la organismele vii

Deși biomagnetismul a fost relativ bine studiat la oameni și animale, până în prezent s-au făcut foarte puține cercetări echivalente în regnul plantelor, doar magnetometrele supraconductoare cu interferență cuantică (SQUID), care trebuie răcite la temperaturi criogenice. Pentru experiment, echipa de cercetare a folosit magnetometre atomice pentru a măsura semnale magnetice Venus flytrap. Un senzor este o celulă de sticlă umplută cu vapori de atomi alcali care reacționează la mici modificări în jurul unui câmp magnetic local. Acești magnetometri cu pompă optică sunt mai atrăgători pentru aplicații biologice, deoarece nu necesită răcire criogenică și pot fi, de asemenea, miniaturați.

Cercetătorii au detectat semnale magnetice cu o amplitudine de până la 0,5 picote dintr-o capcană Venus, care este de milioane de ori mai slabă decât câmpul magnetic al Pământului. „Amploarea semnalului înregistrat a fost similară cu cea observată la măsurarea suprafeței impulsurilor nervoase la animale”, a explicat Anne Fabricant. Fizicienii JGU au urmărit să măsoare semnale mai mici decât alte specii de plante. În viitor, astfel de tehnologii neinvazive ar putea fi utilizate pentru a diagnostica plantele în agricultură folosind electrozi fără a deteriora plantele prin detectarea potențială a schimbărilor bruște de temperatură, expunerea electromagnetică la dăunători sau influențe chimice.

Referință: „Potențialul de activitate generează câmpuri biomagnetice în plantele de captură de muște Venus” Ann Fabricant, Geoffrey Z. Iwata, Sonke Scherzer, Lyourgourg Bougas, Katarina Rolfs, Anna Jodko-Wadzenska, Jens Voigt, Rayner Hedrich și Dmitry Budker, 14, 20 ianuarie Rapoarte științifice.
DOI: 10.1038 / s41598-021-81114-w

Rezultatele cercetării Rapoarte științifice. Proiectul a fost sprijinit financiar de Fundația Germană pentru Cercetare (DFG), Fundația Karl Zeiss și Ministerul Federal German al Educației și Cercetării (BMBF).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Procesul de tratament în rara morgă „carapace noroioase” a mumiei egiptene a fost expus – acesta este un caz de eroare

O figură mumificată și un sicriu în colecția Nicholson a Muzeului Aripii Chau Chuck de la Universitatea din Sydney. O persoană mumificată înfășurată...

Praful de asteroizi găsit în crater închide cazul care a ucis dinozaurii

Cercetătorii cred că au închis cazul în care dinozaurii au fost uciși și au legat definitiv dispariția lor de un asteroid care a lovit...

Noua descoperire poate explica asimetria confuză a protonului

Reprezentarea grafică a protonului. Sferele mari reprezintă cele trei quarcuri de valență, sferele mici reprezintă celelalte quarkuri care formează protonul, iar arcurile reprezintă...

Detectarea COVID-19 cu un autocolant pe piele

Inginerii Universității din Missouri promovează piața comercială a bioelectronicii îmbrăcate prin dezvoltarea unui plan de producție la scară largă pentru un dispozitiv personalizabil capabil...

Instrument gratuit de bioinformatică pentru a repeta repetițiile simple ale genotipului digital

SSRgenotyper este un instrument de bioinformatică nou dezvoltat, care permite cercetătorilor să genotipeze digital populațiile în serie folosind repetări de secvențe simple (SSR), o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.