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Impact of a high magnetic field on the orientation of gravitactic unicellular organisms – a critical consideration about the application of magnetic fields to mimic functional weightlessness

Hemmersbach, Ruth und Simon, Anja und Waßer, Kai und Hauslage, Jens und Christianen, Peter C.M. und Albers, Peter W. und Lebert, Michael und Richter, Peter und Alt, Wolfgang und Anken, Ralf (2014) Impact of a high magnetic field on the orientation of gravitactic unicellular organisms – a critical consideration about the application of magnetic fields to mimic functional weightlessness. Astrobiology, 14 (3), Seiten 205-215. Mary Ann Liebert Inc.. doi: 10.1089/ast.2013.1085. ISSN 1531-1074.

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Offizielle URL: http://online.liebertpub.com/doi/pdf/10.1089/ast.2013.1085

Kurzfassung

The gravity-dependent behavior of Paramecium biaurelia and Euglena gracilis have previously been studied on ground and in real microgravity. To validate whether high magnetic field exposure indeed provides a groundbased facility to mimic functional weightlessness, as has been suggested earlier, both cell types were observed during exposure in a strong homogeneous magnetic field (up to 30 T) and a strong magnetic field gradient. While swimming, Paramecium cells were aligned along the magnetic field lines; orientation of Euglena was perpendicular, demonstrating that the magnetic field determines the orientation and thus prevents the organisms from the random swimming known to occur in real microgravity. Exposing Astasia longa, a flagellate that is closely related to Euglena but lacks chloroplasts and the photoreceptor, as well as the chloroplast-free mutant E. gracilis 1F, to a high magnetic field revealed no reorientation to the perpendicular direction as in the case of wild-type E. gracilis, indicating the existence of an anisotropic structure (chloroplasts) that determines the direction of passive orientation. Immobilized Euglena and Paramecium cells could not be levitated even in the highest available magnetic field gradient as sedimentation persisted with little impact of the field on the sedimentation velocities. We conclude that magnetic fields are not suited as a microgravity simulation for gravitactic unicellular organisms due to the strong effect of the magnetic field itself, which masks the effects known from experiments in real microgravity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/89516/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of a high magnetic field on the orientation of gravitactic unicellular organisms – a critical consideration about the application of magnetic fields to mimic functional weightlessness
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hemmersbach, RuthGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Gravitational Biology, Cologne (Köln), Germany; Ruth.Hemmersbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5308-6715NICHT SPEZIFIZIERT
Simon, AnjaGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waßer, KaiGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hauslage, JensGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Christianen, Peter C.M.Radbound University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albers, Peter W.Radbound University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lebert, MichaelFriedrich-Alexander-University, Department of Biology, Cell Biology Division, Erlangen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, PeterInstitute of Cell Biology, University of Erlangen, Erlangen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alt, WolfgangTheoretical Biology, University of Bonn, Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Anken, RalfGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:Astrobiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.1089/ast.2013.1085
Seitenbereich:Seiten 205-215
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Cady, SherryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Mary Ann Liebert Inc.
ISSN:1531-1074
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Levitation—Microgravity—Gravitaxis— Gravikinesis—Gravity
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Biowissenschaftliche Nutzerunterstützung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Biomedizinische Forschung
Hinterlegt von: Anken, Ralf
Hinterlegt am:24 Jun 2014 10:19
Letzte Änderung:20 Nov 2023 15:02

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