Магнитобиология

Магнитобиология, раздел биофизики; изучает влияние внешних искусственных и естественных магнитных полей на живые системы (клетка, организм, популяция и т.д.), исследует магнитные поля, генерируемые живыми структурами (сердце, мозг, нерв и т.п.), и определяет магнитные свойства веществ биологического происхождения. Сведения о влиянии искусственных магнитных полей (МП) на организм человека появились в глубокой древности. О лечебных свойствах магнита упоминали Аристотель (4 век до н. э.) и Плиний Старший (1 век н. э.), немецкий врач Парацельс (16 век) и английский естествоиспытатель У. Гильберт (17 век). В древности часто преувеличивали лечебные свойства магнита, считая, что им можно вылечить любую болезнь и даже вернуть молодость. Европейские медики 19 века (среди них французский невропатолог Ж. М. Шарко и русский клиницист С. П. Боткин) указывали на успокаивающее действие МП на нервную систему. В начале 20 века применение МП в физиотерапии было вытеснено более мощными средствами электротерапии (диатермия, поле УВЧ и т.п.). Интенсивное развитие М. начинается с 60-х годов в связи с зарождением космической биологии. Большинство работ по М. посвящено изучению биологического действия усиленных (по сравнению с геомагнитным полем) искусственным МП. Напряжённость этих МП варьировала от долей эрстеда до 140 000 эрстед; чаще всего изучали биологическое действие МП напряжённостью несколько сот эрстед. Такие поля вызывают разнообразные эффекты у человека, животных, растений, микроорганизмов, а также в изолированных тканях, клетках и внутриклеточных органеллах. В организме млекопитающих на МП реагируют все системы, но наиболее реактивными являются те, которые выполняют регуляторные функции (нервная, эндокринная и кровеносная). Особенно чувствительны к МП эмбриональные ткани и наиболее интенсивно функционирующие органы взрослых животных.

На нервную систему МП оказывает преимущественно тормозное действие, угнетая условные и безусловные рефлексы, изменяя электроэнцефалограмму в сторону преобладания медленных ритмов и уменьшая частоту электрических разрядов отдельных нейронов. В клетках нейроглии при этом изменяются биохимические процессы. Электронномикроскопические исследования обнаружили нарушения структуры митохондрий в нервных клетках. Из отделов головного мозга наиболее магнитореактивными оказались гипоталамус и кора больших полушарий. Изолированные структуры мозга реагировали на МП интенсивнее, чем целостный мозг, что свидетельствует о непосредственном действии МП на нервную ткань. Гипофиз в ответ на магнитное воздействие изменял продукцию отдельных гормонов и прежде всего гонадотропных. Значительные морфологические изменения наблюдали в половых железах (особенно мужских), в надпочечниках и щитовидной железе. Изменения кровеносной системы выражались в расширении сосудов и кровоизлияниях. В крови наблюдались увеличение числа лейкоцитов, изменение свойств тромбоцитов и РОЭ. Реакции экспериментальных животных на МП обычно носили обратимый характер.

Сильные МП (несколько тысяч эрстед) вызывали у растений подавление роста корней, уменьшение интенсивности фотосинтеза, изменения в окислительных процессах и другие эффекты. Под влиянием МП изменялись характер и скорость роста микроорганизмов, активность их ферментных систем, синтез РНК и чувствительность к повышенным температурам. Часть перечисленных эффектов объясняют изменением проницаемости биологических мембран, ориентации макромолекул и свойств содержащихся в организме водных растворов.

Предполагают, что геомагнитное поле и его изменения (см. Земной магнетизм)играют важную роль в ориентации живых организмов в пространстве и во времени. Наряду с другими физическими факторами оно может оказывать ориентирующее действие не только при дальних миграциях птиц и рыб, но и при передвижении насекомых, червей, моллюсков и других животных. Некоторые растения ориентируют свою корневую систему относительно магнитного меридиана (см. Магнитотропизм). Колебания геомагнитного поля, вызванные изменением солнечной активности, сказываются на многих процессах в биосфере и изучаются гелиобиологией. Длительное искусственное ослабление геомагнитного поля путём экранировки или компенсации оказывало неблагоприятное влияние на жизнедеятельность животных, растений и микроорганизмов, что заставляет предполагать экологическую значимость геомагнитного поля.
Данные М. важны для терапевтических целей и при гигиенической оценке МП, используемых на различных производствах. Поскольку МП обладает проникающим действием и влияет прежде всего на регуляторные системы организма, оно может служить удобным инструментом при управлении некоторыми биологическими процессами. Для осуществления этой задачи необходимо выяснить зависимость биологического эффекта от напряжённости, градиента, частоты и направления МП, а также от локализации и продолжительности воздействия поля. Большой интерес представляют данные о противоопухолевом, антирадиационном и противотемпературном защитном действии постоянного МП. Однако отсутствие общепризнанной теории первичного (физико-химического) механизма биологического действия МП и разрозненный эмпирический характер большинства исследований тормозят развитие М. Для обсуждения полученных результатов и координации работ по М. были проведены три симпозиума в Москве (Биологическое действие магнитных полей и статического электричества, 1963; Реакция биологических систем на слабые магнитные поля и подходы к гигиенической оценке магнитных полей, 1971), конференции в Томске (1964, 1965) и Всесоюзные совещания по изучению влияния МП на биологические объекты (Москва, 1966, 1969). В Чикаго (США) состоялись Международные симпозиумы по М. (1961, 1963, 1966).
Лит.: Биологическое и лечебное действие магнитного поля и строго-периодической вибрации, Пермь, 1948; Пресман А. С., Электромагнитные поля и живая природа, М., 1968; Холодов Ю. А., Магнетизм в биологии, М., 1970; Влияние магнитных полей на биологические объекты. Библиографический указатель отечественной и иностранной литературы, М., 1970; Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли, М., 1971; Новости медицинского приборостроения, в. 3, М., 1971, с. 63-92; Влияние магнитных полей на биологические объекты, М., 1971; Biological effects of magnetic fields, v. 1-2, N. Y. - L., 1964-69.
Ю. А. Холодов.