Come le missine si nascondono nei sedimenti delle profondità marine

L’umile missina è una brutta creatura grigia, simile ad un’anguilla, nota per la sua capacità di scatenare una nuvola di melma appiccicosa su ignari predatori, ostruendone le branchie e soffocando detti predatori. Ecco perché viene affettuosamente chiamato “Moccio di serpente“Anche alle missine piace scavare nei sedimenti delle profondità marine, ma gli scienziati non sono stati in grado di osservare esattamente come lo fanno perché i sedimenti torbidi oscurano la vista.” I ricercatori della Chapman University hanno costruito uno speciale serbatoio di gelatina trasparente per superare questa sfida e ottenere un quadro completo del loro comportamento nello scavare, secondo A Nuova carta Pubblicato sul Journal of Experimental Biology.

“Sappiamo da molto tempo che le missine possono scavare nascondigli nei sedimenti molli, ma non avevamo idea di come facessero.” ha detto il coautore Douglas Fudgeun biologo marino che Dirige il laboratorio A Chapman si dedicò allo studio delle missine. “Imparando a far sì che la missina si insinui volontariamente nella gelatina trasparente, siamo stati in grado di dare il primo sguardo a questo processo.”

Come accennato in precedenza, gli scienziati lo erano Studio della melma della missina Da anni perché è un materiale insolito. Non è come il muco, che si secca e si indurisce nel tempo. Il muco della missina rimane appiccicoso, conferendogli la consistenza della gelatina semiindurita. Ciò è dovuto alla presenza di fibre lunghe e filiformi nello slime, nonché alle proteine ​​e agli zuccheri che compongono la mucina, l’altro componente principale. Queste fibre sono attorcigliate in “ciuffi” che assomigliano a gomitoli di lana. Quando una missina rilascia una dose di sostanza appiccicosa, i fili si srotolano e si combinano con l’acqua salata, esplodendo più di 10.000 volte il loro volume originale.

Dal punto di vista dei materiali, il muco della missina è un materiale affascinante che un giorno potrebbe rivelarsi utile per dispositivi biomedici, per tessere tessuti leggeri ma resistenti per Lycra naturale o giacche antiproiettile, o per lubrificare trapani industriali che tendono a intasarsi nel terreno profondo e nei sedimenti. Nel 2016, un gruppo di ricercatori svizzeri Ha studiato le proprietà di liquidi insoliti Dalla melma della missina, con particolare attenzione a come tali proprietà forniscano due distinti vantaggi: aiutare l’animale a difendersi dai predatori e fare dei nodi per sfuggire alla propria melma.

Il muco della missina è un fluido non newtoniano ed è insolito in quanto è di natura sottile e spessa come una lama. La maggior parte dei predatori delle missine utilizza l’alimentazione per aspirazione, creando un flusso di taglio denso e unidirezionale che è migliore per bloccare le branchie e soffocare detti predatori. Ma se la missina ha bisogno di uscire dalla propria sostanza, i movimenti del suo corpo creano un flusso sottile, facendo collassare la rete di cellule appiccicose che compongono la sostanza.

Era una stronzata Studio della missina E le proprietà della sua melma da anni. Ad esempio, nel 2012, quando era all’Università di Guelph, il laboratorio di Fudge Raccolto con successo Muco di missina, sciolto in un liquido, quindi “filato” in un filo forte ma elastico, proprio come la filatura della seta. Questi filamenti potrebbero potenzialmente sostituire le fibre a base di petrolio attualmente utilizzate nei caschi di sicurezza o nei giubbotti in Kevlar, tra le altre potenziali applicazioni. E nel 2021, la sua squadra Trovato La melma prodotta dalla missina più grande contiene cellule molto più grandi della melma prodotta dalla missina più piccola: un insolito esempio di dimensione cellulare che aumenta con la dimensione corporea in natura.

Soluzione sedimentaria

Questa volta, la squadra di Caramell ha rivolto la propria attenzione allo scavo della missina. Oltre a far luce sul comportamento riproduttivo della missina, la ricerca potrebbe anche avere implicazioni ecologiche più ampie. Secondo gli autori, lo scavo è un fattore importante nel ricambio dei sedimenti, mentre l’aerazione delle tane modifica la chimica del sedimento in modo che possa contenere più ossigeno. Ciò, a sua volta, cambierebbe gli organismi che probabilmente prospereranno in quei sedimenti. Comprendere i meccanismi di scavo può anche aiutare nella progettazione di robot scavatori morbidi.

Ma prima, la squadra di Fudge ha dovuto capire come vedere attraverso il sedimento per osservare il comportamento dello scavatore. Altri scienziati che studiano diversi animali si sono affidati a substrati trasparenti come la criolite minerale o gli idrogel di gelatina, l’ultimo dei quali è stato utilizzato con successo per osservare il comportamento dei vermi policheti. Sciocchezze et al. Ha scelto la gelatina in sostituzione del sedimento ospitato in tre stanze acriliche trasparenti personalizzate. Hanno poi filmato il comportamento di 25 missine selezionate a caso mentre scavavano gelatina.

Ciò ha consentito a Fudge et al. Per identificare due distinte fasi di movimento che le missine utilizzano per creare le loro tane a forma di U, c’è innanzitutto la fase di “beccaggio”, in cui la missina nuota vigorosamente muovendo la testa da un lato all’altro. Questo non solo spinge in avanti la missina, ma aiuta anche a rompere la gelatina in pezzi. Potrebbe essere così che la missina supera la sfida di creare un’apertura nel sedimento (o substrato gelatinoso) attraverso la quale può muoversi.

Segue la fase di “dimenazione”, che sembra essere supportata da una “fisarmonica interna” comune nei serpenti. Implica l’accorciamento e l’allungamento forzato del corpo, oltre a esercitare forze laterali sulle pareti per sostenere ed espandere la tana. “Un serpente che utilizza movimenti uncinati farà progressi costanti attraverso un canale stretto o scaverà attraverso ondate alternate di allungamento e accorciamento”, hanno scritto gli autori, e la pelle sciolta della missina è adatta per tale strategia. La fase di evasione continua finché la missina scavatrice non fa uscire la testa dal substrato. La missina impiegava in media circa sette minuti o più per completare la sua tana.

Naturalmente ci sono alcuni avvertimenti. Le pareti acriliche del contenitore potrebbero aver influenzato il comportamento di scavo in laboratorio o la morfologia finale delle tane. Gli autori raccomandano di replicare gli esperimenti utilizzando sedimenti provenienti da habitat naturali e di eseguire videografie a raggi X di missine impiantate con tag radio per catturare i movimenti. Anche le dimensioni del corpo e il tipo di substrato possono influenzare il comportamento di scavatura. Ma nel complesso, credono che le loro osservazioni “siano una rappresentazione accurata di come le missine si riproducono e si muovono all’interno delle tane in natura”.

doi: Giornale di biologia sperimentale, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Informazioni sugli ID digitali).