Første forsøg på at måle plantebiomagnetisme mislykkes

Følsomme magnetfeltmålinger giver biologer et unikt vindue ind i kroppens elektriske funktion. Teknikken til magnetoencefalografi, for eksempel, producerer forbløffende indsigt i den måde, den menneskelige hjerne fungerer på.



Men hvad med planter, spørg Eric Corsini og kammerater ved University of California, Berkeley. De er helt sikkert blevet ignoreret for længe. Så vidt vi ved, har ingen endnu opdaget magnetfeltet fra en plante, siger de. Disse fyre har modigt sat sig for at rette op på denne forkerte.

Der var engang, hvor superledende kvanteinterferensenheder (SQUIDS) var biernes knæ, når det kom til at måle magnetiske felter. Selvom Blæksprutter kræver en svimlende række af udstyr for at holde dem i drift ved supercool temperaturer, kunne intet bedre deres følsomhed eller ydeevne.

Alt det har ændret sig med de dramatiske forbedringer, der er blevet foretaget i de senere år med spin-exchange relaxation-free (SERF) magnetometre. Disse virker ved at sende en stråle af cirkulært polariseret lys gennem en lille sky af rubidiumatomer. Ethvert lille magnetfelt har en tendens til at justere elektronerne i atomerne, hvilket får dem til at absorbere polariseret lys, der passerer gennem skyen. Så mængden af ​​transmitteret lys er et mål for feltets styrke.

SERF'er er mindst lige så følsomme som Blæksprutter, i stand til at detektere felter i nanoG-regimet (Jordens magnetfelt på overfladen er omkring 500 milliG). De er små, kun et par kubikmillimeter i størrelse, og bedst af alt kan de fungere ved stuetemperatur uden komplicerede kryogene ting.

Derfor åbner SERF'er op for helt nye typer af magnetfeltmålinger.

Corsini og venner har brugt deres SERF'er til at forsøge at måle det magnetiske felt, der genereres af Trudy, en sjældent blomstrende plante, der i øjeblikket bor ved University of California Botanical Garden i Berkeley.

Trudy er en amorphophallus, en slægt, der tager sit navn fra det græske for misformet penis. Hun blomstrer kun en gang hvert sjette år eller deromkring i en begivenhed, der er blevet så berømt, som den er sjælden. Når Trudy blomstrer producerer hun en rådden stank, der minder om rådnende lig, der tiltrækker både insekter og turister i miles omkreds.

Under denne proces bliver hendes spadix (den misformede penis del af blomsten) opvarmet med så meget som 30 grader C i cyklusser på 30 minutter eller deromkring.

Corsini og co begrundede, at hvis temperaturstigningen er et resultat af ionstrømme i planten, så skal de også være forbundet med et biomagnetisk felt på omkring 10 mikroG. Og hastigheden af ​​processen gør måske bare målingerne mulige over en rimelig periode.

Så han og de andre etablerede butik i University of Californias botaniske have bevæbnet med et par SERF'er, der er i stand til at foretage så følsomme målinger.

Det viser sig selvfølgelig, at disse målinger er vanskeligere, end de lyder. Trudys drivhus har varmelegemer, der regelmæssigt tænder og slukker for at opretholde en tropisk temperatur, det er fyldt med talrige botanikere og turister, der alle er nysgerrige efter at se og lugte Trudy i sin fineste stund, og det er ubehageligt tæt på BART-toget til San. Francisco.

Corsini og co tager historien op: Vi observerede visuelt antesen (begyndelsen af ​​blomstringsfasen) cirka kl. 21 om natten den 22. juni.

På det tidspunkt var de allerede i gang med at optage, men hvad så de? De BART-frie tidsperioder (1-5 AM) er tydeligt synlige som relativt magnetisk stille perioder på hver af de to magnetometerkanaler, siger de, og tilføjer, at store magnetfeltudsving også er synlige i havens åbningstid (9 AM - 17.00), når besøgende fræser rundt.

De får også øje på nogle mærkelige spring i målingerne. Diskontinuiteter i dataene var forårsaget af utilsigtet flytning af potten og/eller sensorerne, formentlig på grund af besøgende, der snublede ind i anlægget og det omgivende udstyr.

Men hvad med det biomagnetiske felt? Corsini og co siger, at deres målinger placerer en øvre grænse på 0,6 mikroG på amplituden af ​​biomagnetisme genereret af planten. Med andre ord var de biomagnetiske felter for små til at måle.

Det er en skam, men hvad gik galt? Det er sandsynligt, at Corsini og co overvurderede størrelsen af ​​det felt, som ionstrømme i planten kunne generere. De antager, at varmen genereres elektromagnetisk ved strømmen af ​​ionstrøm gennem en modstand.

Det er måske ikke tilfældet. Trudys hedeture kan også være forårsaget af en form for eksoterm kemisk proces. Hvis det er tilfældet, kan felterne være for små, selv for en SERF at afhente.

Men mere følsomme målinger burde være mulige. Corsini og venner planlægger nu at udføre deres målinger i mere isolerede miljøer ved hjælp af mere håndterbare planter. En venusfluefælde, for eksempel, burde passe pænt ind i et standardfysiklaboratorium og kan udløses efter behag.

Trudy var bestemt et forsøg værd i betragtning af hendes størrelse og stofskifte, men det ser ud til, at vi bliver nødt til at vente lidt længere på den første utvetydige påvisning af et biomagnetisk felt genereret af en plante.

I hvert fald næste gang vil Corsini og co kunne udføre deres arbejde uden duften af ​​rådnende lig i luften.

Ref: arxiv.org/abs/1006.3578 : Søg efter plantebiomagnetisme med et følsomt atommagnetometer

skjule