자석

자석(自石)은 자석성 박테리아(MTB)에 존재하는 막구조물이다. 그것들은 지질의 빌레이어 막 안에 둘러싸인 철분이 풍부한 자분을 함유하고 있다. 각 자석에는 종종 15개에서 20개의 자석 결정체가 들어있으며 이는 지구자기장에서 자석세균의 방향을 맞추기 위한 나침반 바늘과 같은 역할을 하며, 따라서 그들이 선호하는 미생성 환경을 찾는 것을 단순화한다. 최근의 연구는 자석들이 내막의 침입이며, 방광들을 자유분방하게 하는 것이 아니라는 것을 보여주었다.^[2] 자석 함유 자석도 진핵 자석성 해조류에서 발견되었는데, 각각의 세포는 수천 개의 결정체를 포함하고 있다.

전체적으로 자석 결정체는 높은 화학적 순도, 좁은 크기 범위, 종별 결정 형태 등을 가지며 세포 내에서 특정한 배열을 나타낸다. 이러한 특징은 자기소개체의 형성이 정밀한 생물학적 통제를 받고 있으며 매개형 생물유민화라는 것을 나타낸다.

자석성 박테리아는 보통 산화철 자석 중 하나를 광물질화하는데, 이 자석에는 자석의 결정체가 들어 있다.FeO₃₄) 또는 철 황화 자석(Greigite(FeS₃₄)의 결정이 들어 있는 철 황화 마그네토솜. 그 외 몇 가지 황화 철광물(매키노와이트(tetrangle FeS) 및 FeS(입방형 FeS) 등 FeS의₃₄ 전구체로 추정되는 철 황화 마그네토솜에서도 확인되었다. 미국 로드아일랜드주 나라고간셋의 페타콰스컷강 하구 남부 유역의 난독성-난독성 전환구(OATZ)에 존재하는 자석성 박테리아의 한 종류는 산화철과 황화석 자석체를 모두 생산하는 것으로 알려져 있다.^[3][4]

목적

자석성 박테리아는 자석이라고 불리는 독특한 오르가넬을 생물학적으로 만드는 널리 퍼지고, 운동성, 다양한 원핵생물들이 있다. 마그네토솜은 자기 철 광물의 나노 크기의 결정체로 구성되어 있으며, 이 결정체는 지질 빌리더 막에 싸여 있다. 대부분의 자석성 박테리아의 세포에서, 자기소체는 잘 정돈된 사슬과 함께 조직된다. 자기장 사슬은 세포가 자기장 선에 평행하게 정렬하고 헤엄치는 모빌레하고 작은 나침반 바늘로 작용하게 한다.^[5]

셀의 자기 쌍극자 모멘트는 지구의 자기장과의 상호작용이 수용성 환경에서 셀의 방향을 랜덤화하는 경향이 있는 열력을 극복할 만큼 충분히 크다. 자석성 박테리아는 또한 공기축도 사용한다. 에어로트축은 최적의 산소 농도 구역을 향해 헤엄치는 것을 선호하는 산소 농도 변화에 대한 반응이다. 호수나 해양 산소 농도는 보통 깊이에 따라 달라진다. 만약 지구의 자기장이 현저한 하향 기울기를 가지고 있다면, 자기장 선을 따라가는 방향은 최적의 농도를 찾는 데 도움이 된다; 이 과정을 자기장-애로축이라고 한다.

포유류 자기소생세포

연구에 따르면 인간의 뇌 조직 내에 자기세포가 존재한다고 한다.^[6] 포유류와 같은 척추동물에서 자석 입자의 생합성은 증거가 제공되지는 않지만 박테리아 세포에서 관찰된 것과 유사하다는 것을 암시한다. 박테리아 자석체와 인간 자석체의 차이는 세포당 합성된 자석 입자의 수, 각각의 유기체 내에서 그러한 입자의 군집화, 그리고 각 자석 입자의 목적 등으로 나타난다. 자석 박테리아 세포의 한 종은 20개의 자분 입자를 그 종의 각 구성원에 대해 오르간젤에 선형적으로 배열할 수 있다. 인간은 1000에서 10000개의 자분 입자를 5000년에 단 하나의 세포만을 가진 오르가넬 내의 성단에 배열할 수 있다. 마지막으로, 인간의 자기장 오르가넬은 지구의 자기장을 감지하는 것을 포함하지 않는 알 수 없는 기능을 가지고 있다.^{[citation needed]}

포메이션

자석성 박테리아(MTB)는 생물유민화라고 알려진 공정을 사용하여 자석체 내의 광물 결정 형성에 놀라운 수준의 제어력을 발휘한다.^[7][8] 생물분산 과정은 MTB가 각각의 개별 자석 결정의 정렬과 함께 모양과 크기를 조절할 수 있게 해준다. 이 특정한 자석 결정체들은 한 종 내에서 모두 동일하지만, 종들 사이에서는 크기, 구조, 형성, 양이 다양할 수 있지만 목적은 아니다. 그들은 항상 박테리아를 위해 더 좋은 기후로 가는 지자기 당김을 따르는데 사용된다.^[9]

이 자석 결정체들은 오르가넬 봉투 안에 들어 있다. 이 봉투를 자석이라고 한다. 오르가넬 안에는 자석(FeO₃₄)의 강자성 결정체나 황화 철 그리게이트(FeS₃₄)가 있을 수 있다. 최근 몇 가지 다른 자성 화합물들이 발견되었지만 이것들은 훨씬 덜 흔하고 오르가넬의 목적을 바꾸지 않는다.

약 20개의 단백질이 자석세포의 생성을 위해 특별히 사용되는 자석성 박테리아에서 발견되었다. 이 단백질들은 배실 형성, 자석 이온 이동, 그리고 자석의 결정화와 특정 배실체와의 배열을 조절하는 역할을 한다.^[10] 자석의 배열은 개별적으로 매우 강하지 않기 때문에 중요하지만, 순서 체인으로 연결되면 강도가 크게 증가한다. 자석에는 또 다른 산성 단백질의 집합이 있는데, 자석체가 모양을 잡도록 돕기 위해 세포 안의 음낭과 세포골격 구조 사이의 연결을 만드는 데 사용된다.

자석

자석 결정체는 MTB에 자성을 부여하기 위해 자석 속에 싸여 있다. 이 결정들은 산화철이나 황화물로 만들어질 수 있다. MTB는 산화철 또는 황화 철을 포함할 수 있지만 둘 다 가질 수 없다. 박테리아 영역에 있는 프로테오박테리아의 특정 부분군은 MTB의 RNA 분석을 통해 보다 일반적인 물질인 산화철만을 사용하는 것으로 밝혀졌다. 황화 환원 박테리아의 일부인 프로테오박테리아의 또 다른 작은 분할은 황화 철을 사용한다. 과학자들은 이것이 같은 성질의 독립적 진화를 암시한다고 말한다. 자석 결정체는 입체, 직사각형, 화살촉의 세 가지 다른 형태에서 관찰되었다.^[10]

자석 결정의 크기

자석 결정체는 크기가 30나노미터에서 120나노미터까지 다양하다. 이 크기는 그들이 자력적으로 안정될 수 있도록 해주고 자력축에 대한 MTB 능력을 최적화하는데 도움을 준다. 단일 영역 결정에는 주어진 구성에 대해 단위 볼륨당 가능한 최대 자기 모멘트가 있다. 작은 사이즈는 세포 자기 모멘트에 기여하는데 효율적이지 않을 것이고, 작은 사이즈의 결정들은 초파라믹이기 때문에 연속적으로 자성이 되지 않는다. 120나노미터 이상의 결정체는 원하는 방향과 반대로 자기 영역을 형성할 수 있다. 단일 자석 체인이 자석-에로토 축에 이상적인 것처럼 보일 수 있지만, 많은 자석 박테리아는 이상에서 벗어난 자석 또는 자석 배치를 가지고 있다. 보고된 예로는 브라질의 코코아 세포에서 발견되는 큰 자석(최대 200나노미터)이 있다.^[10] 이 세포들은 셀의 계산된 자기 쌍극자 모멘트가 일반적인 자석공자석보다 약 250배 더 클 정도로 충분한 자석체를 함유하고 있다. 어떤 박테리아는 체인에 배열되지 않은 자석체를 가지고 있지만, 자석들은 세포의 한쪽에 모여 있다. 이 배열에서 각 결정의 형상 비등각은 자석 체인 배열의 전체 형상 비등각보다 재자기화에 대한 안정성을 제공한다. 이러한 비이상적 배열은 자석체의 추가적인, 현재 알려지지 않은 기능을 유발할 수 있다. 이는 아마도 신진대사와 관련이 있을 수 있다.

무너지다

자기 결정체가 불안정한 배열 상태에 있을 때 추가 지지 없이 자석 전체가 붕괴될 것이다. 그 붕괴는 다이오메네시스와 dolomitization 동안 발생할 수 있다. 생물학적 막의 자석 형태와 탄성 성질은 체인을 서로 붙들어 매고 있는 것뿐만 아니라 시토스켈레톤과의 선형성과 연결성이다. 기하학이 얼마나 많은 영향을 미치는지와 함께 자석 체인의 안정화는 그들이 본질적으로 불안정하다는 것을 보여준다. 세포벽과 관련 막 구조는 자석사슬 붕괴를 예방하는 작용을 하는 것으로 생각되어 왔다. 세포가 분열된 후에도 자석 선형성이 지속된다는 것을 나타내는 데이터가 수집되어 왔다. 이전의 관찰과 일치하여, 일부 자석occus에서는 자석 체인이 세포 내부를 통과하여 세포벽과 지속적인 접촉을 방지하고 일부 종에 추가 지지 구조가 존재함을 암시한다.^[11]

참조

외부 링크

• 자석 박테리아 사진 갤러리