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生物磁性的妙用

自然界里的生物無一不是閃爍著電磁火花的生命體。分子生物學研究表明,生物體內的大多數分子和原子都具有一定的磁性。比如,人具有心磁、腦磁、肌磁等,甚至人頭部的毛囊也會產生毛囊磁場。當然,人體所產生的磁場很弱,大約只有地球磁場的十萬分之一至十億分之一。正是由於生物細胞本身的電磁特性,使得它們對外界磁場的變化相當敏感。

磁與生物為什麼不可分離呢?一方面,生命活動中的電子傳遞和離子運動都會產生微弱的生物磁場,這些磁場在不同程度上反映出生物結構和生命活動的信息;另一方面,從地球上原始的生命開始到現在,生物活動都是在地球這個大磁場中進行的。所以,生物具有磁性是地球為生物留下的鮮明的「環境烙印」。但生物對磁性的擁有並不是完全被動的,他們通常是將磁性「為我所用」,有些生物則是將磁性當作自身的生存法寶。

植物:健康成長

植物的細胞就具有極性,兩端各不一樣。極性是植物生命磁場的物質基礎,而植物的生命磁場對自身的生長發育有著很重要的作用。研究人員將小麥、玉米的種子分別放置在水分和養料都一模一樣的容器內,只是胚根的放置方向有所不同:一部分朝向磁北極,另一部分朝向磁南極。幾天過後,凡是胚根朝向磁南極的種子,都比胚根朝向磁北極的種子早發芽,並且根和莖都比較健壯。番茄等植物在磁場的影響下,種子也會提早萌芽,並提前開花結果。

此外,種子抵抗病蟲害的能力也與地球磁場有密切關係。胚根朝向磁北極的種子所長出的芽,容易滋長黴菌等寄生物,抵抗疾病的能力也很低。有關研究還表明,植物的磁性趨向對樹木的生長速度也會產生明顯的影響。研究人員將種植的樹木分別朝向不同的方向排列,結果表明,生長最好的樹木是朝向磁場東部的樹苗。根據這個發現,科學家發明了定向植樹機,以此來安排種子的種植方向,提高樹木的成活率和生長速度。有些植物對磁性的利用並不是方向的調整,而是強弱的調整。加拿大冬小麥的根部喜歡沿著磁場增強的方向生長,顯示出「向磁性」。而水芹的根部卻喜歡沿著磁場減弱的方向生長,顯示出了明顯的「背磁性」。

人類可以通過對植物磁性的認識和掌握,提高對人工植物的培育和護理水平。

細菌:避氧

20世紀70年代,一位美國科研人員在研究細菌的活動規律時,偶然觀測到一種水生細菌總是朝著磁北極遊動。人們把這種水生細菌叫做磁性細菌或向磁性細菌。

很多科學家都對新奇的磁性細菌產生了興趣,美國、紐西蘭和巴西等國家的科學家,分別在北半球、南半球和赤道附近對其進行了觀測研究。結果表明,這種磁性細菌在北半球朝磁北極遊動,而在南半球卻朝磁南極遊動。在赤道附近的磁性細菌,既有游向磁北極的,也有游向磁南極的。

原來,在這種長條形細菌體中,沿長軸排列著大約20顆細小的黑粒,這些細黑粒是直徑約50納米的強磁性四氧化三鐵。在電子顯微鏡下,細菌體內的磁性小顆粒有規則地排成列,每一列長0.5微米,猶如一串珠子,就像「活的指南針」。磁性細菌沿地磁場磁力線方向分別向南北遊動,是由它們的厭氧特性導致的。因為越靠近地磁場極點海水的含氧量越低,它們就是為了避開含氧多的區域。

需要說明的是,並不是所有的微生物都善於利用磁性,像這種具有磁性的水生細菌,就目前的發現來看還很稀有。

動物:導航定位

我們都知道信鴿有種驚人的遠距離辨認方向的本領,那麼信鴿究竟是靠什麼來判別方向的呢?在過去很長的一段時間裡,人們把信鴿這種高超的認路本領歸結於它的眼力和記憶力。直到上一世紀才有人想到,鴿子會不會是依賴地球磁場來判別方向的呢?這種設想被實驗所證實。

科學家把幾百隻訓練有素的信鴿分成兩組。在一組信鴿的翅膀下縛了一塊小磁鐵,而在另一組信鴿的翅膀下縛了大小相同的銅塊。然後把它們帶到離鴿舍數十至數百公里的地方,逐批放飛。結果絕大部分縛銅塊的信鴿飛回到鴿舍,而縛著磁鐵的信鴿卻全部都飛散了。原來磁鐵的磁場擾亂了信鴿體內的「小羅盤」,把它們弄得暈頭轉向了。就好像把一塊磁鐵靠近磁羅盤時,羅盤上的指針會偏離南、北指向一樣。

近年來科學家在解剖信鴿時,在信鴿的頭部找到了許多具有強磁性的四氧化三鐵顆粒。這些磁性物質排列成一定形狀、一定長度,組成了對地磁十分敏感的「磁羅盤」。現在我們已經知道,除信鴿之外,一些候鳥,如食米鳥、燕鷗,它們的頭部也有豐富的磁性顆粒。

魚也是一種對磁場十分敏感的生物。生物學家注意到魚類的間腦能感覺到磁場。當把魚放入它完全陌生的水域里,並且儘可能排除水溫、水流的干擾和影響,魚一般都會沿著磁力線的方向遊動。

北美有一種鮭魚,它辨識路徑的能力是驚人的。這些鮭魚通常在北美阿拉斯加到加利福尼亞的小溪里產卵。小魚出生後,便成群結隊地沿著小溪、小河游向太平洋。它們在浩瀚無際的太平洋里沿著逆時針方向環遊了一個巨大的圈子之後,還能正確無誤地回到美洲,並尋找到原來的河道入口,再游經小河、小溪最終重返故里。而這類鮭魚完全是依靠靈敏的磁羅盤來導航的。一次,美國科學家奎恩·湯姆在小河的岸邊放了一塊電磁鐵,當成群的鮭魚游過磁鐵附近時,突然接通電源。奇蹟出現了,這群鮭魚游向也突然改變了90度。

此外,科學家對出生在美國東南海岸的一種海龜進行觀察試驗,也發現磁場影響了海龜的航行。這裡的幼海龜在大西洋中沿著順時針路線出遊,經過若干年後又能回到出生地產卵。為了進一步搞清海龜依靠什麼導航,研究者將海龜養殖在裝有海水並裝置了人造磁場的大容器中。經過仔細觀測,證實磁場的確能夠影響海龜的航行。而且,當人造磁場反向時,海龜的游向也倒轉。

細心的人還可以觀察到蜜蜂、蒼蠅等昆蟲,它們在起飛或降落的時候往往也朝向磁南極或磁北極,這也是這些昆蟲飛行定位的依據。如果你在蜂巢的四周放上幾塊磁鐵,出外覓食的工蜂就會找不到自己的蜂巢。如果你把磁鐵放進它們巢里,可以發現蜜蜂回巢後一反常態,連舞蹈的姿勢也於平時大相徑庭。

人類:自身探測和醫療保健

人類發現自身磁性是在19世紀80年代,法國神經病理學家在觀察患者語言暗示作用時,發現人體細胞能對磁場作出反應。

醫學人員利用人體腦細胞和心臟產生的磁場,通過核磁共振可以繪製出精確的心、腦磁圖,用以對疾病進行探測。核磁共振不需要直接接觸人體,避免了接觸帶來的干擾,又可以對人體進行三維空間的測量,得到的信息比二維空間測量更多。另外,核磁共振還廣泛用在肌肉、肺和腹部檢查上。

時至今日,儘管我們對生命體在磁場的影響下所發生的一系列變化細節還不甚清楚,但利用磁效應來治療疾病,則早就開始了。我國早在東漢的《神農本草》一書里就記載了磁石味辛寒,可治麻痹風濕、關節腫痛,我國古時候也有用磁石來治療眼病和耳聾的記載。我國現行的藥典里就收錄了耳聾左慈丸、紫雪散、磁珠丸等藥物,它們都是以磁石為主要成分的。在西方醫學史上,磁石也很早入葯,古希臘醫生用它來做瀉藥,治療足痛和痙攣。

今天,醫學上對磁現象的應用已發展到診斷、理療、康復保健等許多方面,出現了磁椅、磁床、磁帽、磁帶等保健器械。

近年來美國藥物專家試製磁性藥丸來攻擊腫瘤,引起人們的關注。研究人員將抗癌藥與藥性粉末結合,用聚氨基酸包膜製成微粒。注入人體後,在外磁場的「引導」下,使它停留在癌腫部位的毛細血管里,病人或醫生可以用體外的手錶式磁場發射器來控制藥物的釋放,這樣既能有效地殺滅癌細胞,又可以減少其它的副作用。

在日常生活中,人類還必須經常「補磁」。醫學研究發現,人體缺磁能引起植物性神經功能紊亂、細胞早衰、血液粘性變大、大量沉積物堵塞血管等不良影響。因此,人們在生活中應當適量補充含磁物質。如常飲磁化水,多吃新鮮蔬菜、水果,經常使用磁性枕頭、磁性鞋、磁性腰帶、磁療床等磁性生活品。睡眠時有意識地使自己的身體順著磁的南北方向,那麼磁場可使人體的器官和細胞的活動更有序,使器官機能得到調和加強。另外,進行適宜的體育運動或者到大自然去旅行,也可改善和增加自身磁性。

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