Hallo,
wir hatten an unserem letzten Vereinsabend einen Vortrag von Dr. Julia Kollofrath(LMU) zum Thema Magnetotaktische Bakterien und deren Rolle in der Geophysik.
Mikrotermine (https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=54915.msg397819#msg397819)
Magnetotaktische Bakterien bewegen sich längs zu den Magnetfeldlinien der Erde oder alternativ zu einem künstlich angelegten Magnetfeld.
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Mit dabei waren noch zwei Kollegen, Namen folgen.
Interessant war für uns Mikroskopiker: Die Mikroskope die verwendet wurden, waren inverse Mikroskope, die an an einem 3D-Drucker ausgedruckt worden sind. Es ist möglich diese direkt über WLAN mit dem Handy zu verbinden oder über eine USB 3.0 Schnittstelle. Außerdem erfolgt das Scharfstellen über einen Gaming-Controller.
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Mit dieser Anordnung der Magnetfeldspulen läßt sich ein Drehfeld erzeugen. Die Bakterien schwimmen im Kreis.
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Aus mehreren Schlammproben wurde ein Tropfen auf einen Objektträger aufgebracht. Daneben ein sauberer Tropfen und mit der Schlammprobe verbunden. Man will ja sehen wohin sich die Baktierien bewegen, da ist sauberes Wasser hilfreich. Ein größerer Magnet wurde auf den Objekttisch positioniert und ein Deckglas aufgebracht. Nach kurzer Zeit begannen die Bakterien sich auf den Magnetfeldlinien hin und her zu bewegen.
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Das ist mehr als erstaunlich. Bakterien bewegen sie sehr erratisch und zudem werden sie auch noch aufkonzentriert. Es soll verschiedene Arten von Bakterien geben, die diese Eigenschaft haben. Dazu wurde auch ein Fragebogen von der Referentin ausgegeben, der das wissenschaftlichen Arbeiten fördern in Schulklassen fördern soll. Spirillen, Spirochäten, Kokken, Stäbchen. Na ja so eine genaue Zuordnung haben wir nicht geschafft. Bin mir nicht mal sicher, was hier auf dem Video zu sehen ist.
Interessant wäre es die Bewegungsmuster gegeneinander darzustellen. Spirochäten und Spirillen bewegen sich völlig unterschiedlich.
Kleine Abhandlung:
Magnetotaktische Bakterien sind Mikroorganismen, die sich mit Hilfe eines biologischen ,,Kompasses" am Erdmagnetfeld ausrichten können.
Funktionsweise und Aufbau
• Magnetosomen: Sie besitzen im Inneren kettenförmig angeordnete Organellen, die als Magnetosomen bezeichnet werden.
• Magnetit-Kristalle: Diese Kette enthält winzige Nanokristalle aus Magneten oder Greigit (Eisenoxide bzw. -sulfide), die wie ein winziger Dauermagnet wirken.
• Orientierung (Magnetotaxis): Durch die Kristalle schwimmen die Bakterien entlang der magnetischen Feldlinien der Erde.
Lebensraum und Ökologie
• Gewässer: Sie leben weltweit in aquatischen Lebensräumen, im Sedimentschlamm von Seen, Flüssen oder Ozeanen.
• Sauerstoffbedarf: Die meisten Arten sind mikroaerophil, das bedeutet, sie bevorzugen Umgebungen mit einer geringen Sauerstoffkonzentration. Das Magnetfeld hilft ihnen dabei, sich vertikal im Sediment so zu orientieren, dass sie in ihrer optimalen Sauerstoffzone bleiben.
Forschung und Anwendung
• Biomineralisation: Wissenschaftler erforschen am Beispiel dieser Bakterien, wie lebende Zellen mineralische Nanopartikel gezielt herstellen. Laut dem Max-Planck-Institut füryne und weitere Forschungsgruppen nutzen sie dafür Eisen-II-Ionen und spezielle Proteine (Magnetochrome).
• Biotechnologie: Die biologisch hergestellten Magnetpartikel könnten zukünftig in der Biomedizin genutzt werden – etwa für die Krebstherapie, den gezielten Transport von Medikamenten (Drug Delivery) oder die Datenspeicherung
Außerdem sollen Sedimente, die diese Bakterien enthalten, Hinweise auf Polsprünge(Wechsel der Magnetfeldrichtung der Erde) geben.
Magnetotaktische Baktierien bewegen sich längs der Magnetfeldlinien. Übersicht.
Magnetotaktische Baktierien bewegen sich längs der Magnetfeldlinien. Ausschnitt.
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Liebe Grüße
Rudolf
Hallo Rudolf,
Das ist faszinierend, vielen Dank fürs zeigen🙂 gab es Erkenntnisse dazu wie und ob die Stärke des Magneten wirken?
Liebe Grüße Daniel
Hallo Daniel,
wir waren froh, dass wir überhaupt Erfolg hatten. Zuerst hieß es, es geht nur mit hängenden Tropfen und einem inversen Mikroskop. Aber es funkioniert auch unter einem normalen Deckglas.
Wir haben weder die Feldstärke noch die Richtung des Magnetfelds variiert. Auch nicht an den äußeren Enden geschaut.
Interessant wäre auch, ob es in z-Richtung einen Effekt gibt, also nach oben und unten.
Diese Bakterien leben hauptsächlich im Schlamm. Also gilt es erst einmal Schlammproben und Stellen zu finden, die diese Bakterien enthalten.
Es gibt ja die These, dass dieses Verhalten dazu dient, schneller in einem bestimmten für die Bakterien vorteilhaften Bereich zu kommen. Vielleicht wo ein bestimmter Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential vorliegt. Aber ich bin da noch nicht überzeugt.
Es müsste auch Räuber geben, also Einzeller, die diese Bakterien fressen und sich vielleicht als Angel ein Magnetfeld zulegen. Scharfe These.
Ich werde jetzt ein paar Magneten ordern und dann beginnt die Suche.
Liebe Grüße
Rudolf
Hallo Rudolf,
ich kann mir vorstellen, dass dieser Vortrag höchst interessant war und ich bedauere nicht dabei gewesen zu sein (zu können).
Magnetismus ist ein faszinierendes Phänomen, was den meisten ja nur in Erscheinung tritt, wenn es sich um die bekannteste Form die uns im Alltag begegnet handelt.
Tatsächlich lässt die Physik es aber zu, alle nur denkbaren Materialien und Stoffen zu ,,Magnetisieren", wie es ja die Untersuchungen am Kernspinn Tomographen überzeugend belegen.
Mein spezielles Interessengebiet ist ja der Paläomagnetismus. Die dazu entwickelten Untersuchungsmethoden sind in der Lage, Ausrichtung und Stärke des im Gestein ,,eingefrorenen ,,Restmagnetismus zu messen und zu deuten.
Die Polsprünge ,,des Erdmagnetfeldes wurde ja schon genannt. Dass dies in bestimmten Sedimenten nachweisbar ist, liegt aber nur sekundär an den ehemals vorhanden gewesenen Bakterien der in dem Vortrag behandelten Typs, nämlich deren Hinterlassenschaften nach dem Absterben.
Wie bei den Sedimenten zu erwarten, handelt es sich um Gesteine oder Produkte von Sanden, die über geologische Zeiträume Umlagerungen erfahren haben, die es besonders schwer machen, Polumkehrungen einzumessen, da der eventuell erhalten Paläomagnetismus aus ganz anderen Erdgeschichtlichen Zeiten und Richtungen und Orten stammen kann.
Zu den Versuchsanordnungen möchte ich folgendes sagen.
Sie zeigen eindeutig die Abhängigkeit der Bakterien vom Einfluss eines äußeren Magnetfeldes. Nur zeigen sie nicht, wie diese Bakterien diesen Einfluss für sich nutzen können.
Dass sie sich erratisch und entlang der Feldlinien bewegen, ist quasi durch das um 3 bis 4 Zehnerpotenzen stärkere Magnetfeld, verglichen mit dem Erdmagnetfeld, bedingt, das den Bakterien keine Wahl mehr bleibt und sie sich wie Eisenpulver anordnen und anreichern.
Die gezeigten Helmholtz-Spulen sind sehr aufwendig zur Erzeugung eines in 3 Achsen kontrollierbaren Magnetfeldes konturiert. Ich kann mir vorstellen, dass damit ein ortsabhängiges,
0-Feld, also ein das Erdmagnetfeld neutralisierendes Feld, erzeugt werden kann.
Die Bewegungsmuster der unterschiedlichen Bakterien würden dann aussagekräftiger. Es würde sich zeigen, wieviel Energie zum" Leben bei niedrigen Reynolds-Zahlen" erforderlich ist, weil die Fortbewegung nun messbar in Richtung und Stärke eingestellt werden kann.
lG
Jürgen