Första försöket att mäta växtbiomagnetism misslyckas

Känsliga magnetfältsmätningar ger biologer ett unikt fönster in i kroppens elektriska funktion. Tekniken för magnetoencefalografi, till exempel, ger häpnadsväckande insikter om hur den mänskliga hjärnan fungerar.



Men hur är det med växter, fråga Eric Corsini och kompisar vid University of California, Berkeley. Visst har de ignorerats för länge. Såvitt vi vet har ingen ännu upptäckt magnetfältet från en växt, säger de. Dessa killar har modigt bestämt sig för att rätta till detta fel.

Det fanns en tid när supraledande kvantinterferensanordningar (SQUIDS) var binas knän när det gällde att mäta magnetfält. Även om SQUIDS kräver en svindlande mängd tillbehör för att hålla dem i drift vid supercool temperaturer, kan ingenting förbättra deras känslighet eller prestanda.

Allt detta har förändrats med de dramatiska förbättringar som har gjorts de senaste åren med spin-exchange relaxation-free (SERF) magnetometrar. Dessa fungerar genom att skicka en stråle av cirkulärt polariserat ljus genom ett litet moln av rubidiumatomer. Varje litet magnetfält tenderar att rikta in elektronerna i atomerna vilket får dem att absorbera polariserat ljus som passerar genom molnet. Så mängden transmitterat ljus är ett mått på fältets styrka.

SERF:er är minst lika känsliga som Bläckfiskar, som kan detektera fält i nanoG-regimen (jordens magnetfält på ytan är cirka 500 milliG). De är små, bara några kubikmillimeter stora, och bäst av allt, kan fungera i rumstemperatur utan komplicerade kryogena saker.

Följaktligen öppnar SERF:er upp helt nya typer av magnetfältsmätningar.

Corsini och kompisar har använt sina SERF för att försöka mäta magnetfältet som genereras av Trudy, en sällsynt blommande växt som för närvarande bor vid University of California Botanical Garden i Berkeley.

Trudy är en amorphophallus, ett släkte som har fått sitt namn från grekiskan för missformad penis. Hon blommar bara en gång vart sjätte år eller så i en händelse som har blivit lika berömd som den är sällsynt. När Trudy blommar producerar hon en rutten stank som påminner om ruttnande lik som lockar både insekter och turister milsvida.

Under denna process värms hennes spadix (den missformade penisdelen av blomman) upp med så mycket som 30 grader C i cykler på 30 minuter eller så.

Corsini och co resonerade att om temperaturökningen är resultatet av jonströmmar i växten så måste de också vara associerade med ett biomagnetiskt fält på cirka 10 mikroG. Och processens hastighet kanske bara gör mätningarna möjliga under en rimlig tidsperiod.

Så han och de andra etablerade sig i University of Californias botaniska trädgård beväpnade med ett par SERF:er som kan göra så känsliga mätningar.

Det visar sig förstås att dessa mätningar är knepigare än de låter. Trudys växthus har värmare som regelbundet slås på och av för att bibehålla en tropisk temperatur, det är fyllt med många botaniker och turister som alla är nyfikna på att se och lukta på Trudy i hennes finaste stund och det är obekvämt nära BART-pendeltågslinjen till San. Francisco.

Corsini och co tar upp sagan: Vi observerade visuellt antesen (början av blomningsfasen) ungefär klockan 21 på natten den 22 juni.

Vid den tidpunkten spelade de redan in men vad såg de? De BART-fria tidsperioderna (1 - 5 AM) är tydligt synliga som relativt magnetiskt tysta perioder på var och en av de två magnetometerkanalerna, säger de, och tillägger att stora magnetfältsfluktuationer också är synliga under trädgårdens öppettider (9 AM - 17.00) när besökarna fräser runt.

De ser också några konstiga hopp i måtten. Diskontinuiteter i data orsakades av oavsiktlig flyttning av krukan och/eller sensorerna, förmodligen på grund av att besökare snubblade in i anläggningen och den omgivande utrustningen.

Men hur är det med det biomagnetiska fältet? Corsini och co säger att deras mätningar sätter en övre gräns på 0,6 mikroG på amplituden av biomagnetism som genereras av växten. De biomagnetiska fälten var med andra ord för små för att mätas.

Det är synd men vad gick fel? Det är troligt att Corsini och co överskattade storleken på fältet som jonströmmar i anläggningen kan generera. De antar att värmen genereras elektromagnetiskt, genom flödet av jonström genom ett motstånd.

Så kanske inte är fallet. Trudys värmevallningar kan också orsakas av någon form av exotermisk kemisk process. Om så är fallet kan fälten vara för små även för en SERF att plocka upp.

Men känsligare mätningar borde vara möjliga. Corsini och vänner planerar nu att utföra sina mätningar i mer isolerade miljöer med mer hanterbara växter. En venusflugfälla, till exempel, borde passa fint in i ett vanligt fysiklabb och kan utlösas efter behag.

Trudy var verkligen värt ett försök, med tanke på hennes storlek och ämnesomsättning, men det ser ut som om vi måste vänta lite längre på den första entydiga upptäckten av ett biomagnetiskt fält som genereras av en växt.

Åtminstone nästa gång kommer Corsini och co att kunna utföra sitt arbete utan doften av ruttnande lik i luften.

Ref: arxiv.org/abs/1006.3578 : Sök efter växtbiomagnetism med en känslig atommagnetometer

Dölj