中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员领衔，联合德国于利希研究中心、澳大利亚国立大学、英国爱丁堡大学、法国索邦大学及加拿大光源等机构配资网站行业资讯更新，以西安未央湖发现的一株单细胞趋磁弧菌WYHV-1为对象，构建了“颗粒磁化—磁链响应—细胞连接”的跨尺度研究框架。相关成果于北京时间9月29日线上发表于《美国国家科学院院刊》。
地磁场像一张覆盖全球的“坐标网”，持续为生物提供方向信息。趋磁细菌是其中的“活罗盘”：它们在细胞内合成纳米磁铁矿磁小体，并排列成链，沿地磁场定向，从而在氧化—缺氧过渡带中高效寻找适宜生态位。经典模型认为，趋磁细菌依靠形貌规则、均匀磁化的单磁畴磁小体获得稳定磁矩。但自然界中，一些趋磁细菌能合成尺寸偏大、磁化不均匀的颗粒。这些“非典型”磁小体能否维持有效磁功能？磁小体链的磁作用又能否跨越细胞边界？长期以来缺乏直接证据。
图注：趋磁弧菌WYHV-1的磁小体结构、磁性与磁场依赖的细胞间磁连接
WYHV-1的特别之处，首先在于它合成的磁小体“不走寻常路”。这些磁小体为拉长棱柱状磁铁矿，平均长约105 nm、宽约81 nm，超过四分之三的颗粒长90–150 nm，明显大于多数已报道的趋磁细菌棱柱状磁小体。更独特的是，晶体两端具有对称凹坑，形似一对“酒窝”，平均深约11 nm。高角环形暗场扫描透射电镜、聚焦离子束扫描电镜三维重构和高分辨透射电镜等多方法确认，凹坑是晶体固有特征，而非制样伪影。
尺寸大、带凹坑，会带来什么磁学后果？理论上，孤立的大尺寸磁铁矿颗粒容易形成非均匀磁化，而非理想单磁畴。研究团队利用离轴电子全息，在纳米尺度直接“看见”了磁矩排列：在链端或局部塌缩处，单颗磁小体常呈单涡旋态，磁矩围绕约15 nm宽的涡旋核卷曲，并非整体同向。然而，当这些颗粒以约2 nm间距紧密排列成链后，强链内静磁耦合显著抑制了局部非均匀性，使多数链内颗粒趋向“有效单磁畴样”状态，整条磁链形成稳定的沿链轴向磁矩。微磁模拟进一步证实：约40–85 nm颗粒为单磁畴，90–150 nm大颗粒多为单涡旋；但成链后，链级协同“驯服”了涡旋，链整体才是稳定磁响应的来源。
元股证券:ygzq.hk更令人意外的是，磁小体链还能介导细胞间连接。在悬滴实验中，当细胞局部富集并施加约0.1–1 mT外磁场（约为当地地磁场的2–20倍）时，WYHV-1细胞会沿磁场首尾相接，形成20–50 μm甚至更长的链状集合体。外场增强，集合体增多变长；改变磁场方向，长链整体翻转。活细胞观察和透射电镜显示，集合体由完整单细胞组成，并非专性多细胞结构。研究将其解释为原本独立细胞之间的磁场依赖物理连接。
杠杆官方开户为检验其磁学基础，团队建立单链和头尾双链模型。计算表明，链端杂散场随距离衰减，但在100–1000 nm范围内仍高于当地地磁场强度（约4.5×10⁻⁵ T）；双链静磁能增益超过室温热扰动能。模型提示，两个活细胞相距约2000 nm、接近一个细胞长度时，链间磁相互作用仍可能抵抗布朗扰动。这为悬滴实验提供了合理解释：外场先使细胞大致对齐，链端杂散场再促进端对端吸引、连接与再连接。此时，磁小体链不仅是胞内“指南针”，也可成为传递细胞间磁力的“磁性纽带”。
该研究贯通了磁性颗粒、磁小体链和细胞三个尺度，拓展了经典单磁畴模型：趋磁细菌不必要求每颗磁小体都处于理想均匀磁化状态，大尺寸单涡旋颗粒仍可通过链级协同获得稳定轴向磁响应。功能评价单元应从孤立颗粒扩展到完整磁链，甚至细胞间相互作用。此外，WYHV-1还为地质记录中两端带凹坑的棱柱状磁铁矿提供了现代生物学参照配资网站行业资讯更新，对磁小体化石识别及古环境、古地磁记录解释具有启示意义。未来，在接近地磁场强度的模拟体系中直接观察活细胞，并通过磁学—电化学—化学耦合实验，将有望揭示这种细胞间磁连接是否具有真实的生态功能。（光明日报全媒体记者崔兴毅）
A股多空配资网提示：本文来自互联网，不代表本网站观点。
