Magnetobiologie

Acest articol este un proiect privind biologia .

Vă puteți împărtăși cunoștințele îmbunătățindu-le ( cum? ) Conform recomandărilor proiectelor corespunzătoare .

Magnétobiologie este studiul efectelor biologice ale câmpurilor magnetice. Acestea sunt de obicei câmpuri magnetice statice slabe și cu frecvență joasă, care nu provoacă încălzirea țesuturilor. Magnetobiologia este uneori considerată un subset al bioelectromagneticii (bioelectromagnetismul sau biomagnetismul fiind studiul producției câmpurilor electromagnetice și magnetice de către organismele biologice. Detectarea câmpurilor magnetice de către organisme este cunoscută sub numele de magnetorecepție.

Specificitățile efectelor magnetobiologice

Clar distincte de efectele termice, acestea sunt încă imperfect cunoscute și înțelese; acestea sunt adesea observate pentru câmpuri magnetice alternative și numai în intervale specifice de frecvență și amplitudine.
Acestea depind de câmpurile electrice magnetice sau statice prezente simultan, dar și de polarizarea lor .

Efectele biologice ale câmpurilor magnetice slabe de joasă frecvență, mai mici de aproximativ 0,1 militesla (sau 1 gauss ) și ale unei frecvențe de aproximativ 100 Hz, reprezintă o problemă a fizicii. Aceste efecte par într-adevăr paradoxale, deoarece cantitatea de energie a acestor câmpuri electromagnetice este cu câteva ordine de valoare mai mică decât scara energetică a unui act chimic elementar . Intensitatea câmpului nu este suficientă pentru a provoca o încălzire apreciabilă a țesuturilor biologice și nici pentru a irita nervii prin curenții electrici induși, iar celelalte efecte au cauze / mecanisme încă slab înțelese.

Exemple de efect magnetobiologic

Un exemplu des citat este abilitatea multor animale migratoare de a observa câmpul magnetic al Pământului folosind magnetorecepția .

Aceste capacități au fost observate în multe ordine de animale și, în special, în anumite păsări, broaște țestoase marine , reptile și amfibieni sau chiar pești salmonoizi , capabili să detecteze variații subtile ale câmpului geomagnetic și ale înclinației magnetice de a naviga. habitate sezoniere. Se spune că folosesc o „busolă de înclinare”. Anumiți crustacei (de exemplu: homar ), pești osoși, insecte și mamifere folosesc o „busolă de polaritate”. La melci și pești cartilaginoși (de ex. Rechini ), tipul de busolă pe care îl folosesc este încă necunoscut . Se știe puțin despre alte vertebrate și artropode . Percepția lor poate fi de ordinul a zeci de nanoteslas .

Magnetorecepția

O capacitate de magnetorecepție (prin intermediul unui receptor dedicat sau nu) este necesară pentru ca un organism viu (faună, floră, ciupercă, bacterii, arhee etc.) să răspundă la un stimul magnetic. Au fost propuse mai multe modele neurobiologice (care nu sunt exclusive pentru unii) pentru a explica procesul primar care mediază stimulul magnetic:

  1. mecanism de perechi de radicali , care implică interacțiuni specifice direcției perechilor de radicali în funcție de câmpul magnetic ambiental; Conform mecanismului de perechi de radicali, fotopigmentii absorb un foton , care îl ridică la starea singlet . Ele formează perechi de radicali singuliți cu spin antiparalel care, prin interconversie singlet-triplet, se pot transforma în perechi de tripleti cu spin paralel. Pe măsură ce câmpul magnetic schimbă tranziția între stările de centrifugare, cantitatea de triplete depinde de modul în care fotopigmentul este aliniat în câmpul magnetic. Cele cryptochromes o clasă photopigments descoperit în lumea plantelor și conexe photolyases ar putea fi molecule „ care primesc“;
  2. procese care implică materiale magnetice permanente (care conțin fier), cum ar fi magnetitul din țesuturi. Modelul magnetitei a luat naștere în anii 1970, odată cu descoperirea lanțurilor de magnetit unic domeniu în anumite bacterii . S-au găsit dovezi histologice la un număr mare de specii aparținând tuturor filelor majore , dar cu locații și caracteristici diferite; de exemplu, albinele au material magnetic în partea din față a abdomenului, în timp ce la vertebrate se află în principal în regiunea etmoidă a capului. Experimentele demonstrează că intrarea receptorilor pe bază de magnetit la păsări și pești este trimisă peste ramura nervului oftalmic de la nervul trigemen la sistemul nervos central; ferrimagnétisme , a demonstrat în mod clar în unele păsări migratoare (deși acest lucru nu este singura lor cale de bou) și explicarea magnetotaxis bacteriene;
  3. Modificări induse magnetic ale proprietăților fizico-chimice ale apei lichide;
  4. modificări ale stărilor de rotație pe termen scurt, mediu sau lung ale anumitor molecule din cadrul anumitor complexe proteice.
  5. fenomen de inducție; s-ar aplica în cele din urmă animalelor marine, datorită unui mediu înconjurător cu conductivitate ridicată ( apă de mare ), dar lipsesc dovezile acestui model.

În lumea plantelor

Îmbunătățirea creșterii în urma expunerii semințelor sau răsadurilor sau uneori a plantelor întregi la anumite tipuri de câmpuri magnetice, electrice sau electromagnetice stă la baza mai multor tipuri de „  electroculturi  ”, care au fost experimentate pentru prima dată de către părintele Pierre-Nicolas Bertholon de Saint-. Lazare (profesor de fizica experimentala la Estates general al provincia Languedoc și „  fizician electrizant  “, adică să spunem că studiul de energie electrică și efectele sale), de la cele din urmă XVIII - lea secol.

Primele rezultate ale experimentelor au fost rezumate, precum și câteva ipoteze de explicații, într-un tratat de 468 de pagini dedicat electroculturii , publicat de Bertholon în 1783 și tradus rapid în mai multe limbi.

Această îmbunătățire are un mecanism cauzal încă în 2020 neînțeles (uneori neliniar și neomogen și, în unele cazuri, învins), dar de atunci a fost confirmat de mulți oameni de știință în multe tipuri de plante pentru mai multe tipuri de expunere. Magneții au fost testați pe larg și utilizate ca pretratare (uneori numită magneto-amorsare) a semințelor pentru a crește vigoarea semințelor, creșterea răsadurilor și randamentul culturilor în ceea ce privește biomasa uscată.

În lumea animalelor

În ciuperci (Fonge)

Istoria științifică

Intensitatea magnetică ca o componentă a „hartă“ de navigare al porumbelul pasager este o ipoteză care a fost discutată de la sfârșitul XIX - lea secol.

Una dintre primele publicații care a dovedit de fapt că păsările folosesc informații magnetice este un studiu din 1972 al „busolei” Blackbird de Wolfgang Wiltschko. Puțin peste două decenii mai târziu ( 2014 ), un studiu dublu-orb a arătat că merlele europene expuse la „zgomot” electromagnetic de nivel scăzut (între 20 kHz și 20 MHz) și-au pierdut capacitatea de a se orienta prin busola lor magnetică. Amplasate în cuști de sârmă din aluminiu , atenuând interferențele electromagnetice în intervalul de frecvență de la 50 kHz la 5 MHz cu aproximativ două ordine de mărime, orientarea lor a reapărut.

Pentru efecte asupra sănătății mediului , a se vedea articolul Efectele biologice și de mediu ale câmpurilor electromagnetice .

Standarde și praguri de siguranță

Una dintre provocările magnetobiologiei este de a ajuta la documentarea efectelor biologice ale expunerii la anumite câmpuri electromagnetice, în special la protejarea organismelor expuse nivelurilor biologic active și dăunătoare ale câmpurilor electromagnetice; acest lucru într-un context de creștere rapidă în ultimele decenii de expunere electromagnetică de fond a oamenilor și a anumitor animale ( fermă , animale domestice , animale sălbatice sau de fermă care trăiesc pe sau în apropierea liniilor de înaltă tensiune etc.).

Expunerea cronică la anumite câmpuri electromagnetice poate reprezenta o amenințare pentru sănătatea umană. Organizația Mondială a Sănătății consideră creșterea nivelului de expunere electromagnetică la locul de muncă ca un factor de stres și se angajează să ia măsuri de precauție cu privire la copii (în special cu privire la telefonul mobil).

Standardele actuale de siguranță electromagnetică, elaborate de diferite instituții naționale din activitatea ICNIRP , diferă de zeci și sute de ori de la țară la țară pentru anumite game de câmpuri electromagnetice; această situație reflectă o lipsă de cercetare în domeniul magnetobiologiei și electromagnetobiologiei și o dificultate în a ajunge la un consens într-un moment în care industria comunicațiilor fără fir dorește să dezvolte 5G. Până în prezent, prin intermediul ICNIRP , majoritatea standardelor iau în considerare doar efectele biologice termice induse de câmpurile electromagnetice de tip microunde și stimularea nervilor periferici de către un curent indus .

Probleme medicale

Înțelegerea mai bună a efectelor câmpurilor electromagnetice asupra ființelor umane ( gametele acestora , embrionul , fătul sau copilul în special) este încă o problemă contemporană, dar utilizarea energiei electrice ( electroterapie ) și a magneților ( magnetoterapie ) au fost subiecte foarte populare în Iluminismul , după progresul realizat în cunoașterea electricității, dintre care prin anumite abordări clasificate astăzi în pseudostiințe (ex: magnetismul animal , așa cum este prevăzut de Messmer , nu trebuie confundat cu biomagnetismul care se referă la magnetismul generat de organizează, celule, organe sau organisme animale).

Vezi și tu

Articole similare

linkuri externe

Bibliografie

Note și referințe

  1. (în) GH Sidaway , "  Influența câmpurilor electrostatice asupra germinării semințelor  " , Nature , vol.  211, nr .  5046,Iulie 1966, p.  303–303 ( ISSN  0028-0836 și 1476-4687 , DOI  10.1038 / 211303a0 , citit online , accesat la 25 octombrie 2020 )
  2. (ro) Wolfgang Wiltschko și Roswitha Wiltschko , „  Orientare magnetică și magnetorecepție la păsări și alte animale  ” , Journal of Comparative Physiology A , vol.  191, nr .  8,August 2005, p.  675–693 ( ISSN  0340-7594 și 1432-1351 , DOI  10.1007 / s00359-005-0627-7 , citit online , accesat la 28 octombrie 2020 )
  3. (în) RP Blakemore , „  Bacteria magnetotactică  ” , Revista anuală a microbiologiei , vol.  36, n o  1,Octombrie 1982, p.  217–238 ( ISSN  0066-4227 și 1545-3251 , DOI  10.1146 / annurev.mi.36.100182.001245 , citit online , accesat la 21 octombrie 2020 )
  4. (în) VN Binhi Ye D. Alipov și I. Ya Belyaev , "  Efectul câmpului magnetic static asupra celulelor E. coli și rotații individuale ale complexului ion-proteină  " , Bioelectromagnetică , vol.  22, n o  22001, p.  79–86 ( ISSN  1521-186X , DOI  10.1002 / 1521-186X (200102) 22: 23.0.CO; 2-7 , citit online , accesat la 21 octombrie 2020 )
  5. Kavi PS (1983) „Efectul valorilor susceptibilității câmpului magnetic gradient neomogen în materialul semințelor ragi in situ”, Mysore J. Agric. Știință, vol. 17, 121-12
  6. Bathnagar, D. și A. Deb (1977) „Unele aspecte ale expunerii la pregerminare a semințelor de grâu la câmpul magnetic. I. Germinarea și creșterea timpurie ”Seed Res., Vol. 5, 129–137.
  7. Pittman UJ (1977) „Efectele tratamentului magnetic al semințelor asupra randamentelor de orz, grâu și ovăz pe Suthern Alberta” Can. J. Plantă. Știință, vol. 57, 37-45.
  8. Viguier C (1882) Simțul orientării și organele sale la animale și la oameni. Revista filosofică a Franței și a străinătății 14: 1–36.
  9. (în) W. Wiltschko și R. Wiltschko , „  Busola magnetică a robinilor europeni  ” , Știința , vol.  176, nr .  40307 aprilie 1972, p.  62–64 ( ISSN  0036-8075 și 1095-9203 , DOI  10.1126 / science.176.4030.62 , citit online , accesat la 28 octombrie 2020 )
  10. (în) Svenja Engels , Nils-Lasse Schneider , Nele Lefeldt și Christine Maira Hein , „  Zgomotul antropogen perturbă orientarea busolei magnetice electromagnetice la păsările migratoare  ” , Nature , vol.  509, nr .  7500Mai 2014, p.  353–356 ( ISSN  0028-0836 și 1476-4687 , DOI  10.1038 / nature13290 , citit online , accesat la 28 octombrie 2020 )

Reviste științifice dedicate