Необыкновенные магниты
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Мы уже рассказывали в первых статьях нашего журнала об удивительном электронном приборе — ЭПРспектрометре, благодаря которому ученые проникают вглубь живой клетки. Этот своеобразный радиолокатор позволил предположить, что молекулы белка, например, обладают свойствами полупроводника, так как во время химической реакции в них появляются свободные — неспаренные электроны. Не так давно в той же лаборатории Института химической физики, стали исследовать этим методом нуклеиновую кислоту. Неожиданно на экране вспыхнул яркий сигнал. Неспаренные электроны? Но откуда они тут взялись?
Это никак не укладывалось в современные представления о структуре нуклеиновых кислот, в молекулах которой не должно быть неспаренных электронов. Ни, кстати сказать, в общепринятое учение о магнетизме. Ведь электроны — это магнитные частицы. А магнетизм считался возможным лишь в кристаллических веществах, содержащих металлы с неспаренными электронами. Ученые принялись внимательно, шаг за шагом проверять свои опыты.
Составили искусственные смеси из нуклеиновых кислот и белка — магнитные свойства проявлялись и здесь. Отделяли нуклеиновые кислоты — сигнал исчезал. Вводили вновь — появлялся. Попробовали нуклеиновую кислоту прокипятить — снова исчез и уже больше не восстанавливался. Так все больше и больше убеждались, что магнитные свойства не просто присущи нуклеиновой кислоте, но и зависят от ее внутренней структуры. Нарушается она, и электроны в этих молекулах перестают быть одиночками, вновь соединяются попарно.
И все-таки настолько трудно было с этим согласиться, что исследователи, работавшие с клеточным радиолокатором, предприняли еще одну контрольную проверку. Может быть, в действительности и нет никакого облака электронов. Ведь принимают же иногда океанологи, ощупывающие толщу воды ультразвуковым локатором, скопище микроскопических рачков за стаю рыб? Обратимся к специалистам-магнетохимикам, — решили они и понесли нуклеиновую кислоту в другую лабораторию.
Там по их просьбе измерили магнетизм нуклеиновых кислот специальными магнитными весами. И полученная цифра очень близко совпала с тем числом, которое показал клеточный радиолокатор. Облако магнитных электронов, по-видимому, все-таки существовало.
Наконец, взяли не чистую нуклеиновую кислоту, а кусочки тканей организма, где она содержится в больших количествах — костный мозг, молодые растущие клетки, кусочки коры головного мозга, части мозжечка, и обследовали их. Они тоже оказались магнитными.
Чем же это вызывается? Этого объяснить ученые еще не могут. Зато совершенно ясно, что облака таких отобранных у отдельных атомов и превращенных в коллективную собственность всей молекулы магнитных частиц должны придать этим молекулам совершенно новые свойства.
До сих пор считалось, например, что на наш организм, как и вообще на животных, магнитное поле не оказывает никакого действия. Ведь специальных органов для улавливания магнетизма у нас нет, а само живое вещество в силу своих немагнитных свойств должно быть нечувствительно к такого рода влияниям.
Наблюдения, казалось, подтверждали это. Наша Земля — огромный магнит. А мы и не чувствуем того, что живем внутри магнитного поля. Правда, иногда все-таки возникало подозрение, что живые организмы каким-то образом могут ощущать влияние земного магнетизма. Как, например, находят дорогу во время перелетов птицы или рыбы, добирающиеся из морей к устьям далеких рек?
Существовало подозрение, ничем, впрочем, не подтвержденное, что они ориентируются по расположению магнитных силовых линий. Попробовали как-то привязать к голубям магнит, чтобы проверить, изменится ли от этого их способность ориентироваться. Результаты, вроде, получились положительные. Но выработать у тех же голубей рефлекс на включение магнита не удавалось.
Биологи Московского университета решили провести более сложные опыты с рыбами и птицами, которым приписывается эта повышенная чувствительность к магнетизму. Для этого аквариум с карасями или клетку с голубями помещали внутрь электромагнита. На этот раз решили определить, не оказывает ли магнит побочного действия на образование других рефлексов.
По звонку или загоравшейся лампочке карась дергал бусинку, а голубь клевал специальный рычаг, за что им тут же давали еду. Когда перед тем, как зажечь свет или нажать звонок, включали электромагнит и держали его включенным, пока не гас свет или переставал звенеть звонок и караси, и голуби гораздо дольше «раздумывали», прежде чем сделать то, что от них требовалось. Действие магнита как бы затормозило выработанный условный рефлекс на свет или звонок.
Получилось, что магнитное поле каким-то образом влияет на нервную систему. Исследователи, ставившие этот опыт, попробовали даже определить, на какую ее часть конкретно. Они повторили тот же эксперимент, поочередно удаляя у животных передний мозг, промежуточный, мозжечок. Так удалось выяснить, что влияние магнитного поля на рефлексы переставало проявляться после удаления промежуточного мозга. В остальных случаях все оставалось без изменений. Значит, чувствительной к действию магнетизма у рыб оказалась именно эта часть головного мозга.
Теперь, когда обнаружилась удивительная магнитная восприимчивость живого вещества, могут найти объяснение и многие разрозненные наблюдения, которые производились непосредственно на человеке, но в силу необычности как-то не нашли своего места в научных теориях.
Много лет назад ученые проделали, например, следующее. Они поднесли магнит к затылку человека — туда, где помещается зрительная область коры. Человека, над которым производилось испытание, с помощью гипноза заставили представить себе определенные зрительные образы. Речь, таким образом, шла не о «фотографическом» изображении видимых предметов на светочувствительном слое глазного дна, а о зрительных ощущениях, возникающих уже непосредственно в головном мозге, в том его отделе, куда передается сообщение о видимом от глаз.
Когда загипнотизированный человек представил себе какие-то фигуры, к его голове поднесли магнит. И тут произошла удивительная вещь: зрительные образы, возникшие в коре его мозга, независимо от него и безо всяких «указаний» гипнотизера сдвинулись, исказились, как если бы их притянуло к магниту.
Тогда этот феномен так и остался загадкой. Но сейчас… Вы помните, что ученые, обнаружившие магнитные свойства нуклеиновых кислот, исследовали, в том числе и кусочки коры головного мозга, в клетках которых это вещество содержится в больших количествах. Может быть, «притянутыми» и оказались магнитики, заключенные внутри клеток мозга?
Нервные клетки, достигнув зрелости, больше не растут и не размножаются. Но нуклеиновые кислоты участвуют в делении и других, постоянно обновляющихся клеток организма, и тех, что дают начало целому новому организму. Да и в построении основных молекул нашего тела — белков они играют не последнюю роль. Почему бы не предположить, что именно магнитные свойства придают нуклеиновым кислотам те специфические способности, которыми они обладают и как «матрицы», штампующие необходимые организму белки, и как передатчики шифрованных сообщений по наследству?
Некоторые исследования в этом направлении уже предприняты. Недавно выяснилось, что нуклеиновую кислоту в ядрах клеток удается заменить большими молекулами, синтезированными искусственно. Сходство заключается только в том, что как настоящие, так и искусственные молекулы были электрически заряжены и внешне похожи друг на друга. Тем не менее, клетка «не заметила» подмены. Узнав об этом, сотрудники Института химической физики поставили новый эксперимент. Они взяли вещество, послужившее американским ученым заменителем нуклеиновой кислоты, и направили на него луч своего радиолокатора. И на экране возникла кривая, очень похожая на ту, которую давала настоящая нуклеиновая кислота. Так подтвердилось, что заменитель был похож на нуклеиновую кислоту не только своей формой и тем, что его молекула обладала электрическим зарядом, но и магнитными свойствами.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.