https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=MagnetotaxisMagnetotaxis - Versionsgeschichte2026-05-28T21:24:29ZVersionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale KopieMediaWiki 1.43.8https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Magnetotaxis&diff=288143&oldid=previmported>KaiKemmann: Anker und Verweise2023-10-15T02:20:26Z<p>Anker und Verweise</p>
<p><b>Neue Seite</b></p><div>Als '''Magnetotaxis''' wird die Orientierung der Bewegungsrichtung von [[Lebewesen]] mit [[Magnetsinn]] in einem [[Magnetismus|Magnetfeld]] bezeichnet. Ökologisch bedeutend ist die Orientierung ([[Taxis]]) am [[Erdmagnetfeld|Magnetfeld der Erde]]. Nach bisherigen Erkenntnissen können dabei [[Magnetosom]]en eine Rolle spielen. Magnetosomen besitzen einen Eigenmagnetismus und tendieren zu einer Ausrichtung in Magnetfeldern. Anders als bei der [[Chemotaxis]] oder der [[Phototaxis]] wurden bisher für den [[Magnetsinn#Eisenmineral-basierte Magnetorezeption|Eisenmineral-basierten Magnetsinn]] nur erste Hinweise auf ein sensorisches System gefunden.<ref> Dominik Heyers, Manuela Zapka, Mara Hoffmeister, John Martin Wild und [[Henrik Mouritsen]]: ''Magnetic field changes activate the trigeminal brainstem complex in a migratory bird.'' In: ''PNAS.'' Band 107, Nr. 20, 2010, S. 9394–9399, [[doi:10.1073/pnas.0907068107]].<br /> [https://idw-online.de/en/news367666 ''Zugvögel besitzen zwei Magnetsinne.''] Auf: ''idw-online.de'' vom 5. April 2010.</ref><br />
<br />
== Aufbau und Morphologie von Magnetosomen ==<br />
<br />
[[Magnetosom]]en bestehen aus membranumgebenen [[Magnetit]]- (Fe<sup>III</sup><sub>2</sub>Fe<sup>II</sup>O<sub>4</sub>) oder [[Greigit]]kristallen (Fe<sup>III</sup><sub>2</sub>Fe<sup>II</sup>S<sub>4</sub>) und haben einen Durchmesser von etwa 40 bis 90&nbsp;nm. Im Gegensatz zu einer häufigen Lehrbuchmeinung besteht die umgebende Membran aus einer von der [[Cytoplasmamembran]] abstammenden Lipiddoppelschicht. Dies wurde durch die Analyse der Lipidbestandteile und Beobachtung von aus der Cytoplasmamembran ausknospenden Magnetosomenvesikeln bestätigt<ref>Yuri A. Gorby, Terry J. Beveridge, Richard P. Blakemore: ''Characterization of the bacterial magnetosome membrane.'' In: ''Journal of bacteriology''. Bd. 170, Nr. 2, 1988, S.&nbsp;834–841, {{PMC|210730}}.</ref><ref>Karen Grünberg, Eva-Christina Müller, Albrecht Otto, Regina Reszka, Dietmar Linder, Michael Kube, Richard Reinhardt, Dirk Schüler: [http://aem.asm.org/cgi/content/abstract/70/2/1040 ''Biochemical and Proteomic Analysis of the Magnetosome Membrane in Magnetospirillum gryphiswaldense.''] In: ''Applied and Environmental Microbiology.'' Bd. 70, Nr. 2, Februar 2004, S.&nbsp;1040–1050.</ref><ref>Arash Komeili, Zhuo Li, Dianne K. Newman, Grant J. Jensen: ''Magnetosomes are cell membrane invaginations organized by the actin-like protein MamK.'' In: ''Science.'' Bd. 311, Nr. 5758, 2006, S.&nbsp;242–245, PMID 16373532.</ref>.<br />
Die Gestalt der Magnetosomen variiert zwischen verschiedenen Spezies stark. Sie kann würfel- bis quaderförmig und auch nagel- oder tropfenförmig sein. Jede Zelle enthält mehrere Magnetosomen, die darin Ketten bilden.<br />
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== {{Anker|Magnetotaktische Bakterien}}Verbreitung und ökologische Bedeutung bei Bakterien ==<br />
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[[Datei:M. gryphiswaldense.png|miniatur|''[[Magnetospirillum gryphiswaldense]]''-Zellen, die Ketten aus intrazellulären Magnetitkristallen enthalten (oben).<br> Von ''M. gryphiswaldense'' gebildete Magnetitkristalle (unten).<br> <small>(beides elektronenmikroskopische Aufnahmen)</small>]]<br />
Magnetotaxis bei Bakterien wurde erstmals 1975 von Richard P. Blakemore in ''[[Science]]'' beschrieben.<ref>Richard P. Blakemore: ''Magnetotactic bacteria.'' In: ''Science.'' Band 190, Nr. 4212, 1975, S. 377–379, [[doi:10.1126/science.170679]].</ref><br />
<br />
Magnetotaktische [[Bakterien]] leben in Gewässern ([[Aquatil|aquatisch]]) und sind an geringe Sauerstoffkonzentrationen angepasst ([[mikroaerophil]]). Sie bewegen sich mit Hilfe von [[Flagellum|Geißeln]] und besitzen in ihrem Inneren Magnetosomen, die in einer Reihe angeordnet sind. Die meisten magnetotaktischen Bakterien sind [[Spirillen]], zum Beispiel die Arten ''[[Magnetospirillum gryphiswaldense]]'', ''[[Magnetospirillum magnetotacticum]]'', ''Aquaspirillum magnetotacticum''<ref>[http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/pflanzenphysio/pflanzenphysiologie_I/forschung/magnetorezeption/aquaspirillummagnetotacticum Universität Marburg], abgerufen am 17. Dezember 2011.</ref>. [[Taxonomisch|Taxonomie]] handelt es sich um Vertreter der [[Phylum|Phyla]] [[Nitrospirae]] und [[Proteobacteria|Proteobakterien]].<ref>Jens Boenigk: ''Boenigk, Biologie'', 2021, Springer Verlag ISBN 978-3-662-61270-5.</ref> Bei den letztgenannten sind sie in den Klassen [[Alphaproteobacteria|Alpha-]], [[Gammmaproteobacteria|Gamma-]] und [[Deltaproteobacteria]] zu finden.<br />
<br />
Magnetosomen verleihen der Zelle einfache magnetische Eigenschaften, wodurch die Bakterien parallel zu den Kraftlinien des Erdmagnetfelds ausgerichtet werden. Die Polarität ist bei magnetotaktischen Bakterien auf der Nordhälfte der Erde so ausgerichtet, dass sie sich beim Schwimmen in Richtung auf den magnetischen Nordpol bewegen. Wegen der [[Inklination (Magnetismus)|Inklination]] des Erdmagnetfelds außerhalb der Äquatorregion ist die Bewegung schräg nach unten gerichtet. Bei magnetotaktischen Bakterien auf der Südhälfte der Erde wird dasselbe bewirkt, indem die Polarität so ausgerichtet ist, dass sie sich in Richtung auf den magnetischen Südpol bewegen<ref>Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, [[Karl-Heinz Schleifer]], Erko Stackebrandt (Hrsg.): ''The Prokaryotes - A Handbook on the Biology of Bacteria.'' Bd. 2: ''Ecophysiology and Biochemistry.'' 3. Auflage, Springer Verlag, New York 2006, ISBN 978-0-387-25492-0, S.&nbsp;844, {{Google Buch | BuchID = kyAZ47ZrazkC | Seite = 844 }}.</ref>.<br />
<br />
Diese Abwärtsbewegung bewirkt, dass die Bakterien auf kurzem Weg in die Grenzschicht des Wassers dicht über dem [[Lockersediment|Sediment]] gelangen. Dort ist wegen der höheren Sauerstoffzehrung beim Abbau organischer Stoffe im Sediment die Sauerstoffkonzentration niedrig. Außerdem stehen in diesem Bereich organische Stoffe in höherer Konzentration zur Verfügung als in höher gelegenen Wasserschichten. Dies sind günstige Bedingungen für die [[Heterotrophie|heterotrophen]] mikroaerophilen Bakterien.<br />
<br />
Eine Alternative zur Magnetotaxis ist die [[Chemotaxis]], die bei nicht-magnetotaktischen Bakterien zum selben Ziel führen kann. Chemotaxis beruht aber auf dem Prinzip „Versuch und Irrtum“, so dass chemotaktische Bakterien das Ziel nur auf Umwegen erreichen.<br />
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== Sonstiges Vorkommen ==<br />
Der Phyto[[Flagellaten|flagellat]] Anisonaema (Euglenophyceae), der in brasilianischen Küstengewässern zu finden ist, kann sich ebenfalls mithilfe von Magnetosomen am Magnetfeld der Erde orientieren, ebenso Grünalgen (''[[Volvox aureus]]'', Palmer 1963)<ref>[http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/pflanzenphysio/pflanzenphysiologie_I/forschung/magnetorezeption/anisonaema Universität Marburg], abgerufen am 17. Dezember 2011.</ref> und Pflanzen.<ref>[http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/pflanzenphysio/pflanzenphysiologie_I/publikationen/magnetoreceptioninplants Galland, Mazur: ''Magnetoreception in plants''; Faksimile] In: ''J. Plant Res.'' 118, 2005, S.&nbsp;371–389, abgerufen am 17. Dezember 2011.</ref><br />
<br />
Bei einigen höheren Lebewesen, auch bei [[Wirbeltier]]en, wurden Magnetosomen im Bereich der Ohren oder im Gehirn nachgewiesen. Man nimmt an, dass sie bei der Orientierung der Bewegung dieser Lebewesen eine Rolle spielen.<br />
<br />
Bei der Auswertung von Satellitenfotos wurde 2008 festgestellt, dass [[Hausrind|Rinder]], [[Hirsche]] und [[Reh]]e bevorzugt in Nord-Süd-Richtung grasen. Unter [[Hochspannungsleitung]]en, die in Süd-Ost-Richtung oder Nord-West-Richtung verlaufen, war die Ausrichtung hingegen zufällig.<ref>[[Sabine Begall]], Jaroslav Červený, Julia Neef, Oldřich Vojtčch, Hynek Burda: ''Magnetic alignment in grazing and resting cattle and deer.'' In: ''PNAS.'' Band 105, Nr. 36, S. 13451–13455, 2008, [[doi:10.1073/pnas.0803650105]].</ref> Die Interpretation dieser Befunde war allerdings zunächst umstritten (Details siehe [[Magnetsinn#Rinder und Hirsche]]). Beobachtungen von Oldenburger Biologen an Rotkehlchen belegten jedoch, dass menschengemachte elektromagnetische Felder auch die Orientierung von Zugvögeln im Erdmagnetfeld stören können.<ref>Svenja Engels et al.: ''Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird.'' In: ''Nature.'' Band 509, 2014, S. 353–356, [[doi:10.1038/nature13290]]. <br /> [https://www.zeit.de/wissen/umwelt/2014-05/elektrosmog-rotkehlchen-magnetsinn ''Wirres Flattern im Elektrosmog.''] Auf: ''zeit.de'' vom 8. Mai 2014</ref><br />
<br />
== Geowissenschaftliche Bedeutung ==<br />
<br />
Die Fähigkeit der magnetotaktischen Bakterien wird in der [[Magnetostratigraphie]] benutzt, um die Polarität des Magnetfeldes in der Erdgeschichte zu rekonstruieren. Denn nach dem Absterben der Bakterien und der Fixierung im Sediment bewahren die erhaltungsfähigen Ketten von Magnetitkristallen die Polarität und die Inklination des Magnetfelds zu einer bestimmten Zeit in der Erdgeschichte.<br />
<br />
In der [[Prospektion (Archäologie)#Geomagnetische Messungen|geomagnetischen Prospektion archäologischer Fundstätten]] lässt sich die Konzentration der Magnetitkristalle in vormals von den magnetotaktischen Bakterien zersetzten organischen Materialien nachweisen: So können z.&nbsp;B. Pfostenlöcher, Abfallgruben oder verfüllte Gräben etwa in neolithischen (jungsteinzeitlichen) Siedlungen nachgewiesen werden.<br />
<br />
In der Technik sind die besonders effektiv magnetisierten, mikroskopischen Körner von Interesse für die Datenspeicherung.<br />
<br />
== Literatur ==<br />
* Stephen Mann, Nick H. C. Sparks und Ron G. Board: ''Magnetotactic Bacteria: Microbiology, Biomineralization, Palaeomagnetism and Biotechnology.'' In: ''Advances in Microbial Physiology.'' Band 31, 1990, S. 125–181, [[doi:10.1016/S0065-2911(08)60121-6]].<br />
* Christopher T. Lefèvre, Dennis A. Bazylinski: ''Ecology, Diversity, and Evolution of Magnetotactic Bacteria.'' In: ''Microbiology and Molecular Biology Reviews.'' Band 77, Nr. 3, 2013, S. 497–526, [[doi:10.1128/MMBR.00021-13]].<br />
* Tilo von Dobeneck, Nikolai Petersen und Hojatollah Vali: ''Bakterielle Magnetofossilien.'' In: ''Geowissenschaften in unserer Zeit.'' Band 5, Nr. 1, 1987, S. 27–35, [[doi:10.2312/geowissenschaften.1987.5.27]].<br />
<br />
== Siehe auch ==<br />
* [[Pflanzenbewegung]]<br />
<br />
== Weblinks ==<br />
* [https://www.zdf.de/wissen/frag-den-lesch/rinder-kompass-wahnsinn-102.html Frag den Lesch]-Videobeitrag zur Magnetotaxis-Studie des Jahres 2011.<br />
<br />
== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
[[Kategorie:Wahrnehmung]]<br />
[[Kategorie:Verhaltensbiologie]]<br />
[[Kategorie:Mikrobiologie]]</div>imported>KaiKemmann