奇妙的“指北针”

有一种微生物，在北半球它总是朝向地磁南极方向移动，而在南半球它又朝着地磁北极移动，这仿佛是“指北针”的东西到底是什么呢？

它就是1975年美国新罕布什尔大学的生物学家布莱克莫尔首次发现的磁性细菌。磁性细菌是一种厌氧菌，为了尽可能到达地下缺氧的环境中，它采取了沿着磁力线移动的方式。原来，地球的磁力线只是在赤道地区才与地面平行。随着纬度的升高；磁力线的倾斜度也增大，因而，在地球两极的磁力线便与地面垂直。这也就是说，在高纬度的南北半球上，沿磁力线运动就意味着从上向下的移动。由此可见，这种趋磁性正是磁性细菌生存所需要的。

磁性细菌为什么能感知地磁呢？研究表明，磁性细菌之所以有如此特异功能并能沿着磁力线移动，是因为在菌体内含有10～20个自己合成的磁性超微粒。这种微粒的大小为500埃～1000埃（1埃=10^-8厘米）。每个颗粒都有相同的结晶构造。迄今为止，无论采用哪种高技术都不能制造出这样的结晶体。如果用人工方法合成500埃～1000埃的磁性微粒，需要采取一系列的复杂工程，例如在真空状况下熔炼金属，再进行蒸发等等。不仅如此，人工制作的磁性超微粒的形状和大小是不均一的，而磁性细菌只需要在常温、常压下就能简单地合成。为此，磁性细菌因生产简便和利用价值高，正受到国际科学和工业界极大的瞩目。

根据磁性细菌会沿着磁力线方向移动的性质，日本东京农工大学的松永是助教授制作了磁性细菌捕获器，这种装置含有采用磁铁的特殊过滤器，把它放人水中就能捕捉到磁性细菌。将捕获后的磁性细菌进行培养和繁殖后进行了一系列研究。只解决摆在人们眼前的问题，首当其冲的问题是，磁性微粒到底是什么？其次是我们该如何利用磁性细菌？

科学家们通过各种实验一一解答了这些问题。他们将培养后的磁性细菌的菌体破坏，利用菌体和磁性超微粒之间存在着的比重差，通过离心器进行分离，抽取出磁性超微粒。用X射线对这种微粒进行解析后证明：它们确实是四氧化三铁，其大小约为500埃～1000埃。

最初利用磁性细菌进行的试验是把葡萄糖氧化酶固定于磁性微粒上。结果表明，1微克（10^-6克）的磁性超微粒可以固定200微克的葡萄糖氧化酶。而同量的人造锌—铁氧体磁性超微粒（5000埃），只能固定1微克的葡萄糖氧化酶，两者相差200倍，并且固定于天然磁性超微粒的酶的活性也提高了40倍。此外，抗大肠杆菌抗体固定于磁性微粒的试验也获得了成功。令人欣喜的是，试验还证实，使用过的微粒能够被再次利用。

随后，松永是助等人把磁性细菌的超微粒导入了绵羊的红血球内。结果人们看到，磁性超微粒融合得好像是被红血球“吸收进去”似的。当研究者在这种红血球上转动磁铁时，血球也随之一起运动。与此同时，人工方法制造的磁性微粒不均匀，要把它们导入血球内很困难，而且即使把人造微粒送入细胞内，人们也会担心细胞被毒化。而磁性细菌的超微粒恰恰不会有毒害。为此，科学家们对于在医学方面应用生物合成的磁性微粒寄予了很大的期望。科学家认为，如果把酶抗体和抗癌药物等固定于这种超微粒上，再使其导入白血球和免疫细胞内，随后从体外进行磁性诱导，那么这将在制伏癌症和其他疾病中发挥出巨大的作用。

另一方面，如果把这种具有均一的结晶构造的微粒，用作高性能的磁性记录材料，则其记录容量比目前使用的人造材料高出几十倍。为此，科学家正力图从遗传学上，弄清楚磁性细菌合成磁性超微粒的机理，以便能够利用大肠杆菌进行大规模生产，从而使得磁性记录材料的质量获得飞跃。