BESSY II belyser, hvordan det indre kompas er opbygget i magnetotaktiske bakterier

Magnettaktiske bakterier (MTB) er i stand til at orientere og navigere langs de geomagnetiske feltlinjer. Denne ekstraordinære evne er baseret på dannelsen af ​​intracellulære magnetiske krystaller af magnetit (Fe3O4) eller greigit (Fe3S4). Krystallerne er placeret i specialiserede organeller, kaldet magnetosomer, som er omgivet af en lipidmembran. Magnetosomerne er arrangeret i kæder inde i cellen, og deres magnetiske momenter er justeret langs kædens lange akse. Dette arrangement gør det muligt for bakterierne at mærke retningen af ​​Jordens magnetfelt og justere deres krop i overensstemmelse hermed.

Selvom magnetoreception er blevet intensivt undersøgt i de senere år og er en af ​​de mest fantastiske præstationer i naturen, er den nøjagtige mekanisme for magnetosomdannelse stadig ikke fuldt ud forstået. Adskillige modeller er blevet foreslået, herunder direkte udfældning af magnetit eller greigit fra cytoplasmaet, transformation af membranbundne jernsulfider til magnetit eller mere komplicerede processer, der involverer transport af jern og svovlioner gennem magnetosommembranen.

For at kaste lys over magnetosomers dannelsesmekanisme har forskere fra Münchens Tekniske Universitet (TUM) undersøgt den magnetotaktiske bakterie Magnetospirillum magneticum AMB-1 ved hjælp af synkrotron røntgenmikroskopi og spektroskopi på Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Kombinationen af ​​disse teknikker gjorde det muligt for dem at analysere grundstofsammensætningen og magnetosomernes magnetiske egenskaber med høj rumlig opløsning.

Resultaterne viser, at magnetosomerne i Magnetospirillum magneticum AMB-1 er sammensat af en magnetitkerne omgivet af en tynd membran. Kernen indeholder cirka 50 % jern og 50 % oxygen, som er arrangeret i en omvendt spinelstruktur. Membranen er sammensat af en blanding af lipider, proteiner og kulhydrater, og den er cirka 5 nm tyk.

Forskerne fandt også ud af, at magnetosomerne er dannet ved direkte udfældning af magnetit fra cytoplasmaet. Denne proces initieres af akkumulering af jern- og oxygenioner inde i magnetosommembranen. Ionerne reagerer derefter for at danne magnetitkrystaller, som vokser, indtil de når deres endelige størrelse.

Disse resultater giver ny indsigt i magnetosomers dannelsesmekanisme og bidrager til vores forståelse af, hvordan magnetotaktiske bakterier orienterer og navigerer langs Jordens magnetfeltlinjer.