磁場的生物效應(yīng)

1、磁場的生物效應(yīng)外加磁場對于生物的影響稱為磁場生物效應(yīng)這是生物磁學(xué)中的重要研究內(nèi)容之一由于外加磁場的類型和生物層次的不同，磁場生物效應(yīng)也有不同的表現(xiàn)根據(jù)磁場的類型和強度，磁場生物效應(yīng)可以分為強磁場效應(yīng)、地磁場效應(yīng)、微弱磁場效應(yīng)相交變磁場效應(yīng)又根據(jù)磁場所作用的生物層次,磁場生物效應(yīng)可以分為生物分子效應(yīng)、細胞效應(yīng)、組織器官效應(yīng)和整體效應(yīng)這些效應(yīng)對于不同生物又是多種多樣的下面介紹關(guān)于不同磁場的生物效應(yīng)：.1.強磁場生物效應(yīng)在磁場生物效應(yīng)一般指強度高于100奧的磁場為強磁場實驗發(fā)現(xiàn)，強度高于14000奧的均勻恒定磁場，會抑制某些細菌的生長把果蠅詞養(yǎng)在均勻巨定磁場中，觀察果蠅形態(tài)上的變化，發(fā)現(xiàn)磁場強度為1

2、00I500奧時，形態(tài)并無顯著的畸變，而當(dāng)磁場強度增加到30004000奧時，畸變就迅速顯著地增大若把不同蛹齡或蟲齡的果蠅放在強度約22000奧、梯度約9000奧毫米的不均勻恒定磁場中，1小時齡的果蠅蛹經(jīng)過幾分鐘便死亡，蛹齡較長的果蠅蛹經(jīng)過10分鐘后約有50不能變?yōu)槌上x，變?yōu)槌上x后也不能活到1小時以上把移植有腫瘤的小白鼠飼養(yǎng)在強度約2400一4500奧、梯度約1000奧厘米的不均勻恒定磁場中，經(jīng)過27天后，腫瘤完全消失，但不加磁場的對照搬到22天后便因腫瘤長大而死亡磁場可以影響入紅血球的凝結(jié)速率，實驗表明強度為50、400和5000奧的均勻恒定磁場分別使紅血球凝結(jié)速率增加21、25和30.2.

3、地磁場生物效應(yīng)地球表面的地磁場強度為奧，它是地球上生物和人類生活環(huán)境的一種始終起作用的物理因素.生物和人類在長期的演化過程中，已經(jīng)適應(yīng)了這一物理環(huán)境如果環(huán)境磁場劇烈變化，如地球上發(fā)生磁暴、地質(zhì)時代的地磁場反向或進入宇宙空間的磁場，都可能影響生物和人的活動還有一些生物利用了地磁場這一環(huán)境因素作為生物導(dǎo)航和定向的依據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些水生細菌有沿著地磁場方向朝北游動的習(xí)性，稱為向磁性冬小麥在場（等效地磁場）中生長時，其根總是平行于地磁場或等效地磁場，也表現(xiàn)向磁性還發(fā)現(xiàn)果蠅的ST基因有序程度的變化與地磁傾角的變化隨季節(jié)呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性經(jīng)過長期試驗表明；鴿子的導(dǎo)航與地磁場有密切的聯(lián)系最近已經(jīng)在向磁性細菌（圖

4、1）和鴿子頭部發(fā)現(xiàn)強磁性的Fe2O4微?？赡芘c它們的向磁性或?qū)Ш接嘘P(guān).3.微弱磁場的生物效應(yīng)在生物磁學(xué)中，一般將一般將遠低于地磁場強度的磁場（如v10-3奧）稱為微弱磁場.例如行星際空間磁場約5X10-5奧，月球表面磁場小于10-5奧，地磁場在反向的過渡時期中估計可能降低到遠低于正常值.進行微弱磁場的生物效應(yīng)實驗需要高靈敏度的磁強計和抵消地磁場的裝置（圖2）.將眼蟲藻、綠藻和纖毛蟲在低于10-3奧的恒定微弱磁場中培養(yǎng)3個星期，發(fā)現(xiàn)其生長繁殖加快，但在102奧的強磁場中培養(yǎng)，生長繁殖卻受到抑制把小白鼠飼養(yǎng)在10-3的微弱磁場中，一年以后，其壽命比對照組縮短6個月，并且不能再生育.4.交變感場的生

5、物效應(yīng)強度隨時間變化的交變磁場與強度不隨時間改變的恒定磁場對生物的效應(yīng)是不完全相同的后者（恒定磁場）為狹義的生物效應(yīng)，前者（交變磁場）還具有電磁感應(yīng)作用人眼部受到變化的磁場作用時，在無光的情況下也會產(chǎn)生光的感覺，稱為磁閃光現(xiàn)象實驗研究表明，磁閃光的強度和特性與交變磁場的頻率有關(guān)當(dāng)頻率為20至30赫茲時，磁閃光效應(yīng)最為顯著實驗還發(fā)現(xiàn)，強度為15001700奧、頻率為12赫茲的交變磁場，可以抑制剛移植到小鼠身上的腫溜的長大關(guān)于磁場對不同生物層次的效應(yīng):生物磁場一般有兩個來源：一種是由于生物體中的電子傳遞和離子轉(zhuǎn)移等過程的生物電流產(chǎn)生的；另一種是由于生物體內(nèi)的強磁性物質(zhì)（如Fe3Q4磁化后產(chǎn)生的.生

6、物磁場的強度是很微弱的，例如人的心臟活動產(chǎn)生的心磁場約10-7一10-8奧.1.磁場對生物分子的效應(yīng)實驗觀測到，生物胰蛋白酶在1500奧均勻恒定磁場中活性增大，因而在受紫外光輻射時，其光密度成小.在創(chuàng)傷愈合實驗中，施加強度30004000奧、梯度200奧厘米的不均勻恒定磁場，使成纖維細胞增殖和纖維化都減小，因而推斷是不均勻磁場干擾了生物大分子的產(chǎn)生把S37腫瘤細跑放在3700奧均勻磁場中處理13小時，會使這腫瘤細胞中的脫氧核糖核酸（DNA合成減少，表明磁場對這種合成有抑制的作用.2.磁場對細胞的效應(yīng)在對兔和小鼠的無血漿細胞作體外培養(yǎng)時，若施加強度14600奧，梯度5000奧厘米的不均勻恒定磁，

7、會顯著增加這些細胞的生長速度但把細胞放在組織培養(yǎng)液中培養(yǎng)時，若施加4000奧的均勻恒定磁場，則會抑制它的生長，把體外培養(yǎng)的S-37腫瘤細胞放在44008000奧的均勻恒定磁場中在37攝氏度處理18小時，觀察到這些細胞發(fā)生退化變性現(xiàn)象，但如果放在1000一2000奧的均勻恒定磁場中作同樣的處理，則未觀察到任何可察覺的變化這一實驗表明這種退化交性現(xiàn)象需要磁場強度超過一定聞值時才會產(chǎn)生還發(fā)現(xiàn)磁場強度對于s-37腫瘤細胞的呼吸有較大的影響，當(dāng)磁場從80奧增加到7300奧時，細胞的呼吸由顯著的興奮狀態(tài)轉(zhuǎn)變到顯著的抑制狀態(tài).3.磁場對組織和器官的效應(yīng)把水芹放在強度約：4000奧、梯度約5000奧匣米的不均

8、勻恒定磁場中，并消除重力的影響，可觀察到水芹根經(jīng)過幾十分鐘便向著磁場強度減弱的方向生，表現(xiàn)出“背磁性”（圖3）把小鼠飼養(yǎng)在4200奧的均勻恒定磁場中，4天以后發(fā)現(xiàn)小鼠的腎上腺皮層的網(wǎng)狀帶組織受到破壞和變窄，骨髓中的巨核細胞因數(shù)減少，脾臟中的巨核細胞數(shù)卻增加比較磁場、光和聲音對哺乳動物腦器官的影響，實驗表明，磁場的影響雖較弱，但卻表現(xiàn)出潛伏期長的抑制效應(yīng)和滯后效應(yīng).4.磁場對生物整體的效應(yīng)許多實驗結(jié)果表明，不論在均勻的還是不均勻的強磁場中，若干細菌的生長都會受到抑制大麥的根和苗在1200奧的恒定磁場中其生長速度都比不加磁場的對照組高為了觀察磁場對生物遺傳的影響，把果蛹蛹放在強度約22000奧、梯

9、度約9000奧厘米的不均勻巨定磁場中處理30分鐘，觀測到后代的發(fā)育時間有顯著增加（圖4），直到第30代（圖中只畫出第12代）也末恢復(fù)正常關(guān)于磁場生物效率的機理，目前尚不十分清楚，仍在繼續(xù)研究中一般說來，磁場會使生物材料受到磁力（在不均勻磁場中）或磁轉(zhuǎn)矩（在均勻磁場中）的作用，會使帶電較子受到洛淪茲力的作用，而這些力和力短又會影響到生物體中電子（離子）的傳遞、自由基的運動、合順磁離子的蛋白質(zhì)和菌的活性、生物膜的滲透以及生物半導(dǎo)體（如葉綠裁口一些激素）和生物中水的性質(zhì)但其具體的過程和機制，既包括物理的作用，又涉及生物的結(jié)構(gòu)和功能，是一個十分復(fù)雜而沒有完全解決的問題構(gòu)成生物體的生物材料都具有一定的磁

10、性例如，大多數(shù)生物材料具有抗磁性，少數(shù)含過渡族金屬離子（如此，F(xiàn)e,Co,Ni,Mn離子）的生物材料在一定條件下只有順磁性，最近在一些生物（如某些細菌、蜜蜂和鴿子）體中還發(fā)現(xiàn)了微量的亞鐵磁性的Fe3O4顆粒.抗磁性和順磁性屬于強磁性.亞鐵磁性屬于強磁性.兩者強弱相差可達幾百萬倍以上在環(huán)境保護中的應(yīng)用利用高梯度磁分離法，可以大量除去煤中污染性強的硫化物。在水中施加強磁性細粉（如Fe3O4粉，稱為磁性種子），再通過磁分離器或高梯度磁分離器，可以高效率的消除水中的細菌、病毒，有害殘留物（如Hg等）和洗滌劑等，防止環(huán)境的污染。在生物工程中的應(yīng)用長期的觀測和試驗表明，鴿子的認家（導(dǎo)航）與地磁場有關(guān)，一些

11、細菌在水中沿地磁場方向游動，表現(xiàn)出“向磁性”，這些現(xiàn)象為磁導(dǎo)航的仿生學(xué)研究提供了有意義的線索。對果蠅的試驗表明，磁場能引起果蠅遺傳上的變異，這有可能在遺傳工程上獲得應(yīng)用。在生物工程上，可以利用磁作用和電磁作用原理，制成人工心碗輸血的電磁泵，分離細胞、細笛、病毒和葉綠素中生物顆粒的磁電泳儀，無轉(zhuǎn)動部件的電磁離心機等.主人類的宇航活動和空間生物學(xué)研究中，還可能利用別一些磁技術(shù)和磁效應(yīng).例如，可以利用強磁場防御高能宇宙線的照射，可以利用磁場產(chǎn)生的磁力造成失逼狀態(tài)下的人工重力.研究入和生物在強磁場（如電磁推進裝置防高能宇宙線設(shè)備）或極弱磁場（如星際它間、月球和某些行星磁場）中生活的影響也是需要和有意義

12、的.在醫(yī)藥上的應(yīng)用在病人的患處或其他部位（如經(jīng)穴）施加適當(dāng)強度的恒定磁場或交變磁場，可以治療一些疾病，稱為磁場療法或簡稱磁療臨床實踐表明，對于治療急性挫扭傷、腰肌勞損、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、高血壓、神經(jīng)性頭痛等常見病和多發(fā)病都有較好的或一定的療效。還可以利用磁場（或加脈沖電場配合作外科手術(shù)時的麻醉，稱為磁場（或磁電）麻醉，簡稱磁麻已經(jīng)把磁麻應(yīng)用到拔牙、切除扁桃體和粉瘤等手術(shù)，收到較好的效果還有用強磁材料作成磁手鐲、磁項鏈，磁椅和磁床等，以治療高血壓和消除疲勞這些磁療方法只有適應(yīng)癥較廣，治療安全，無創(chuàng)傷和痛苦，副作用極少，操作簡單等優(yōu)點以磁石（Fe3O4為重要成分的成藥如磁石、耳聾左慈九、紫雪（散）、磁珠九已寫入中華人民共和國藥典（1963年）利用磁場作用的原理，已經(jīng)制成血流計，無觸點心肌和神經(jīng)刺激器，磁控導(dǎo)管，磁藥針，（紅，白）血球分禽器，還可以用核磁共振技術(shù)和核磁振技術(shù)作癌的早期檢查和診斷。生物磁學(xué)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用隨著生物磁現(xiàn)象和磁場生物效應(yīng)的觀測和研究的發(fā)展，生物磁學(xué)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)氏環(huán)境保護和生物工程等方面得到廣泛的應(yīng)用.1.磁化水流水經(jīng)過與水流方向垂直的一定強度的磁場處理后稱為磁場處理水。簡稱磁水，習(xí)慣上也稱磁化水經(jīng)過長期和大量的試驗和應(yīng)用表明。磁水不但能顯著降低水垢，而且具有多方面的生物效應(yīng)因而在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和食品工