趨磁細菌

趨磁細菌是在1975年由布雷克莫爾（Richard P. Blakemore）發現的，他在一種稱為摺疊螺旋體（Spirochaeta plicatilis）的趨磁細菌中發現磁小體的存在並命名。Blakemore 發現這些細菌在顯微鏡下觀察時總是移向載玻片的一邊。如果他拿一個磁鐵靠近載玻片，細菌就會向磁鐵的N極移動。

這些細菌之所以有這種舉動主要是因為它們產生微小的、含鐵的、具有磁性的小顆粒。每顆顆粒都具有北極和南極。這些細菌將這些小磁鐵排成一直線形成一長的磁鐵。他們用這種磁鐵作為指南針來使他們沿着地磁方向移動。

為什麼這些細菌需要用羅盤？

像其他很多類型的細菌，趨磁細菌並不十分喜歡氧氣。他們需要從富氧區移至微氧或無氧區。在水性環境中，含氧量隨着水深度的增加而降低，所以，趨磁細菌喜歡生活在它們所在的水性環境底部。它們用它們的磁性羅盤判斷哪個方向為下。

那麼它們如何做到這一點呢？

這和地磁場的方向有關。在北半球，地磁場北極確實是以一定角度向下的，所以以上述方式排列的細菌體內的羅盤也是向下的，通過沿着地磁場的北極，他們向深水處移動，並進入貧氧區。有意思的是，在南半球，地磁場北極實際上是以一定角度向上的。所以，在南半球的趨磁細菌是“南趨型”。

2023年6月，日本研究人員日前在國際學術期刊《微生物前沿》上報告説，他們在深海熱液噴口處形成的“煙囱”狀堆積物中新發現一種趨磁細菌，這或可為研究地球早期生命演化提供線索。日本東京大學研究人員參與的團隊用遙控潛水器收集了南馬里亞納海槽的深海“煙囱”樣本，發現其中存在趨磁細菌。宏基因組數據分析顯示，這些趨磁細菌屬於某硝化細菌門，該門此前還未發現過趨磁細菌。 ^[1] 

所知的趨磁細菌主要為水生螺菌屬（Aquaspirillum）和嗜膽球菌屬（Bilophococcus）。這些細胞中含有大小均勻、數目不等的磁小體，其主要成分為Fe3O4和Fe3S4。磁小體來自活體細胞，不會產生任何毒性且因其顆粒小而均勻（20~100nm），具有較大的表面積體積比，且磁小體外有一層磷脂、蛋白質或糖蛋白生物膜包被，為單磁疇晶體，顆粒間不聚集，也沒有細胞毒性，每個細胞內有2~10顆。形狀為平截八面體、平行六面體或六稜柱體等。其功能是導向作用，即藉助鞭毛遊向對該菌最有利的泥、水界面微氧環境處生活，因而將在許多領域有潛在的不可估量的應用價值。

日本學者Mrtsunaga早在1991年就預計趨磁細菌的磁小體在未來的10年中將是高新技術應用中的一種新的生物資源。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安/米，而當顆粒尺寸減小到 2×10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小於 6×10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。同樣在醫療領域，也普遍認為趨磁菌有一定的實用前景，包括生產磁性定向藥物或抗體，以及製造生物傳感器等。