Magnetobiologia

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La magnétobiologie è lo studio degli effetti biologici dei campi magnetici. Questi sono generalmente principalmente deboli campi magnetici statici e a bassa frequenza, che non causano il riscaldamento dei tessuti. La magnetobiologia è talvolta considerata un sottoinsieme della bioelettromagnetismo (il bioelettromagnetismo o biomagnetismo è lo studio della produzione di campi elettromagnetici e magnetici da parte di organismi biologici. La rilevazione di campi magnetici da parte di organismi è nota come magnetorecezione.

Specificità degli effetti magnetobiologici

Chiaramente distinti dagli effetti termici, sono ancora poco conosciuti e compresi; spesso vengono osservati per campi magnetici alternati e solo in specifici intervalli di frequenza e ampiezza.
Dipendono dai campi magnetici o elettrici statici presenti contemporaneamente, ma anche dalla loro polarizzazione .

Gli effetti biologici di deboli campi magnetici a bassa frequenza, inferiori a circa 0,1 millitesla (o 1 gauss ) e di una frequenza di circa 100 Hz, pongono un problema di fisica. Questi effetti sembrano infatti paradossali, perché il quanto di energia di questi campi elettromagnetici è di parecchi ordini di valore inferiore alla scala energetica di un atto chimico elementare . L'intensità del campo non è sufficiente a provocare un apprezzabile riscaldamento dei tessuti biologici né ad irritare i nervi dalle correnti elettriche indotte, e gli altri effetti hanno cause/meccanismi ancora poco conosciuti.

Esempi di effetto magnetobiologico

Un esempio spesso citato è la capacità di molti animali in migrazione di individuare il campo magnetico terrestre utilizzando la magnetorecezione .

Queste capacità sono state avvistate in molti ordini di animali, ed in particolare in certi uccelli, tartarughe marine , rettili e anfibi o anche pesci salmonidi , capaci di rilevare sottili variazioni nel campo geomagnetico e nell'inclinazione magnetica a navigare verso il loro habitat stagionali. Si dice che utilizzino una "bussola di inclinazione". Alcuni crostacei (es: aragosta ), pesci ossei, insetti e mammiferi utilizzano una "bussola di polarità". Nelle lumache e nei pesci cartilaginei (es. squalo ), il tipo di bussola che usano è ancora sconosciuto . Poco si sa di altri vertebrati e artropodi . La loro percezione può essere dell'ordine delle decine di nanotesla .

Magnetorecezione

Una capacità di magnetorecezione (attraverso un ricevitore dedicato o meno) è necessaria affinché un organismo vivente (fauna, flora, funghi, batteri, archaea, ecc.) risponda a uno stimolo magnetico. Diversi modelli neurobiologici (non esclusivi per alcuni) sono stati proposti per spiegare il processo primario che media lo stimolo magnetico:

  1. meccanismo di coppia di radicali , che implica interazioni specifiche alla direzione delle coppie di radicali in funzione del campo magnetico ambientale; Secondo il meccanismo della coppia radicale, i fotopigmenti assorbono un fotone , che lo eleva allo stato singoletto . Formano coppie di radicali singoletti con spin antiparallelo che, per interconversione singoletto-tripletta, possono trasformarsi in coppie di triplette con spin parallelo. Poiché il campo magnetico modifica la transizione tra gli stati di spin, la quantità di triplette dipende da come il fotopigmento è allineato nel campo magnetico. I Cryptochromes a Photopigments scoperti nel mondo vegetale e le relative fotoliasi potrebbero essere molecole "riceventi";
  2. processi che coinvolgono materiali magnetici permanenti (contenenti ferro) come la magnetite nei tessuti. Il modello della magnetite è nato negli anni '70 con la scoperta di catene di magnetite a dominio singolo in alcuni batteri . Evidenze istologiche sono state rinvenute in un gran numero di specie appartenenti a tutti i principali phyla , ma con localizzazione e caratteristiche differenti; ad esempio, le api hanno materiale magnetico nella parte anteriore dell'addome, mentre nei vertebrati si trova principalmente nella regione etmoide della testa. Gli esperimenti dimostrano che l'ingresso di recettori a base di magnetite negli uccelli e nei pesci viene inviato attraverso il ramo del nervo oftalmico dal nervo trigemino al sistema nervoso centrale; il ferrimagnétisme , chiaramente dimostrato in alcuni uccelli migratori (sebbene questo non sia il loro unico modo di governare), e che spiega la magnetotassi batterica;
  3. Modificazioni indotte magneticamente delle proprietà fisico-chimiche dell'acqua liquida;
  4. cambiamenti negli stati di rotazione a breve, medio o lungo termine di alcune molecole all'interno di determinati complessi proteici.
  5. fenomeno di induzione; alla fine si applicherebbe agli animali marini, grazie a un ambiente circostante ad alta conducibilità ( acqua di mare ), ma mancano le prove per questo modello.

Nel mondo vegetale

Il miglioramento della crescita in seguito all'esposizione di semi o piantine o talvolta di piante intere a determinati tipi di campi magnetici, elettrici o elettromagnetici è alla base di diversi tipi di "  elettrocolture  ", che sono stati sperimentati per la prima volta da padre Pierre-Nicolas Bertholon de Saint- Lazare (professore di fisica sperimentale presso gli Stati generali della Provincia di Languedoc e "  fisico elettrizzante  ", vale a dire lo studio di energia elettrica e dei suoi effetti), a partire dalla fine del XVIII ° secolo.

I primi risultati degli esperimenti furono riassunti, oltre ad alcune ipotesi di spiegazione, in un trattato di 468 pagine dedicato all'elettrocoltura , pubblicato da Bertholon nel 1783 e rapidamente tradotto in diverse lingue.

Questo miglioramento ha un meccanismo causale ancora nel 2020 non compreso (a volte non lineare e non omogeneo e in alcuni casi sconfitto), ma da allora è stato confermato da molti scienziati in molti tipi di piante per diversi tipi di esposizione.I magneti sono stati ampiamente testati e utilizzato come pretrattamento (a volte chiamato magneto-innesco) dei semi per aumentare il vigore dei semi, la crescita delle piantine e la resa del raccolto in termini di biomassa secca.

Nel mondo animale

Ai funghi (Fonge)

Storia scientifica

L'intensità magnetica come componente della "mappa" di navigazione il piccione viaggiatore è un'ipotesi che è stato discusso dalla fine del XIX ° secolo.

Una delle prime pubblicazioni a dimostrare effettivamente che gli uccelli usano le informazioni magnetiche è uno studio del 1972 sulla "bussola" del merlo di Wolfgang Wiltschko. Poco più di due decenni dopo ( 2014 ), uno studio in doppio cieco ha mostrato che i merli europei esposti a "rumore" elettromagnetico di basso livello (tra 20 kHz e 20 MHz) hanno perso la capacità di orientarsi tramite la loro bussola magnetica. Collocate in gabbie di filo di alluminio , attenuando di circa due ordini di grandezza le interferenze elettromagnetiche nella gamma di frequenze da 50 kHz a 5 MHz, ricomparve il loro orientamento.

Per gli effetti sulla salute ambientale , vedere l'articolo Effetti biologici e ambientali dei campi elettromagnetici .

Standard e soglie di sicurezza

Una delle sfide della magnetobiologia è quella di aiutare a documentare gli effetti biologici dell'esposizione a determinati campi elettromagnetici, in particolare per proteggere gli organismi esposti a livelli biologicamente attivi e nocivi di campi elettromagnetici; ciò in un contesto in rapido aumento negli ultimi decenni di esposizione elettromagnetica di fondo delle persone e di alcuni animali ( allevamenti intensivi , animali domestici , animali selvatici o da fattoria che vivono su o in prossimità di linee ad alta tensione, ecc.).

L'esposizione cronica a determinati campi elettromagnetici può rappresentare una minaccia per la salute umana. L' Organizzazione Mondiale della Sanità considera un fattore di stress l'aumento del livello di esposizione elettromagnetica nei luoghi di lavoro e si impegna a misure precauzionali nei confronti dei bambini (per quanto riguarda in particolare il cellulare).

Gli attuali standard di sicurezza elettromagnetica, sviluppati da varie istituzioni nazionali dal lavoro dell'ICNIRP , differiscono decine e centinaia di volte da paese a paese per determinate gamme di campi elettromagnetici; questa situazione riflette una mancanza di ricerca nel campo della magnetobiologia e dell'elettromagnetobiologia e una difficoltà nel raggiungere un consenso in un momento in cui l'industria delle comunicazioni wireless desidera sviluppare il 5G. Ad oggi, tramite l' ICNIRP , la maggior parte degli standard tiene conto solo degli effetti biologici termici indotti dai campi elettromagnetici di tipo microonde e della stimolazione dei nervi periferici da parte di una corrente indotta .

Problemi medici

Comprendere meglio gli effetti dei campi elettromagnetici sugli esseri umani (i loro gameti , l' embrione , il feto o il bambino in particolare) è ancora una questione contemporanea, ma l'uso dell'elettricità ( elettroterapia ) e dei magneti ( magnetoterapia ) erano argomenti molto popolari nel Illuminismo , dopo i progressi compiuti nella conoscenza dell'elettricità, di cui attraverso alcuni approcci oggi classificati nelle pseudoscienze (es: magnetismo animale , come previsto da Messmer , da non confondere con il biomagnetismo che riguarda il magnetismo generato da organi, cellule, organi o organismi animali).

Vedi anche

Articoli Correlati

link esterno

Bibliografia

Note e riferimenti

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