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Projekt
Biogener Magnetit in Organismen: Struktur und mögliche Funktion zur Orientierung am Erdmagnetfeld
Antragsteller
Dr. Stephan Eder
Fachliche Zuordnung
Biophysik
Biologie des Verhaltens und der Sinne
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Biologie des Verhaltens und der Sinne
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255550953
Das ferrimagnetische Mineral Magnetit (Fe3O4) findet sich als Biomineralisationsprodukt - in Form sogenannter Magnetosomen - in magnetischen Bakterien, die sich damit am Erdmagnetfeld orientieren. Seit 1980 wird die Hypothese vorgeschlagen, dass biogener Magnetit auch die Basis eines Magnetfeldrezeptors in höheren Organismen bildet, insbesondere in den Tierarten, die bei ihren Wanderungen auf ein gutes Orientierungsvermögen angewiesen sind. Tatsächlich konnten bereits Magnetosomen-ähnliche Magnetit-Partikel aus Gewebe-Homogenaten von Lachsfischen extrahiert werden, doch ob und in welchem Zusammenhang diese mit der Magnetorezeption stehen, ist nach wie vor unklar. Die bisher benutzten Extraktionsmethoden verwischen alle Informationen über den ursprünglichen zellulären Kontext der Magnetit-Kristalle. Uns gelang es nun vor kurzem intakte magnetische Zellen aus schonend dissoziiertem Sinnesepithel der Regenbogenforelle zu isolieren. Diese Technik eröffnet somit erstmals die Möglichkeit die potentiellen Magnetorezeptorzellen in intaktem Zustand genauer zu untersuchen. Zur Klärung der Funktion dieser magnetischen Zellen sollen diese hier mit elektronen-mikroskopischen Methoden und ortsaufgelöster Raman-Spektroskopie charakterisiert werden, um innere Architektur, chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur der magnetischen Einschlüsse zu erfassen. Gleichzeitig sollen detaillierte Remanenzkurven einzelner Zellen mit Pulsfeld- und Wechselfeldentmagnetisierung gemessen werden, um die magnetische Struktur der Einschlüsse hinsichtlich Domänenzustand und Koerzitivkraft-Spektrum zu charakterisieren. Es soll mit Hilfe ferromagnetischer Resonanz-Spektroskopie an Gewebepräparaten aus unterschiedlichen anatomischen Regionen untersucht werden, ob deren Spektren charakteristisch für Magnetosomen-Strukturen sind. Schließlich soll untersucht werden, ob Magnetfeldänderungen auch physiologische Reaktionen in den magnetischen Zellen auslösen, um deren mutmaßliche Funktion als Magnetorezeptoren zu testen. Die Ergebnisse zu Struktur, Magnetismus und Physiologie sollen in ein Modell der Magnetorezeption zusammengeführt werden.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Frankreich
