Nematozii sar bondari prin câmpuri electrice – Ars Technica

nematod (C. elegans) sare pe o albină de-a lungul unui câmp electric de călărie. Credit: Chiba et al., 2023

Oamenii de știință japonezi care lucrează cu nematozi (C. elegans) Într-o zi, câțiva viermi crescuți în laborator au rămas în mod misterios atașați de capacele vaselor Petri în locul agarului cu hrană pentru câini unde au fost plasați inițial. Intrigați, au efectuat experimente pentru a vedea cum s-au mutat viermii dintr-un punct în altul în mai puțin de o secundă.

Cercetătorii au descoperit că, în loc să se târască pe pereții vasului, viermii săreau de pe fundul vasului pe capac – și foloseau câmpuri electrice pentru a face acest lucru. Pot chiar să sară dintr-o cutie Petri pe o albină, fie individual, fie în grupuri mari. Grupul și-a descris munca în frunză nouă Publicat în Current Biology.

„Polenizatorii, cum ar fi insectele și păsările colibri, sunt cunoscuți a fi încărcați electric și se crede că boabele de polen sunt atrase de câmpul electric format de polenizator și plantă.” a spus coautorul Takuma Souji, biofizician la Universitatea Hiroshima din Japonia. „Cu toate acestea, nu a fost complet clar dacă câmpurile electrice sunt folosite pentru interacțiunile dintre diferite animale terestre.”

Autorii scriu că interacțiunile dintre diferite organisme „conturează puternic structura și funcția comunităților și ecosistemelor ecologice”. Diferite specii pot depinde de diferiți factori declanșatori ai mediului: reacții chimice între insecte și plante, de exemplu; percepția vizuală pentru a identifica prada și a selecta alimentele preferate; și capacitatea de a detecta energia mecanică de la alte animale. Apoi există interacțiuni electrostatice. Pe lângă polenizatori, autorii notează că multe specii de pești folosesc câmpuri electrice pentru a detecta prada și prădătorii. și păianjeni copleșiți – imortalizati în clasicul pentru copii al lui E.B. White Rețeaua lui Charlotte– Eliberați firele de mătase pentru a forma o parașută și plutiți în aer.

Cum fac păianjenii asta? O ipoteză este că pânzele de păianjen au o sarcină electrică statică care interacționează cu câmpul electric vertical slab din atmosferă. O ipoteză concurentă este că, pe măsură ce aerul se încălzește pe măsură ce soarele răsare, fire de mătase sunt emise de păianjeni pentru a-și roti „umbrelele” pentru a prinde curenții ascendenți de convecție (curenții ascendenți) cauzate de gradienții de temperatură. A Studiu 2018 a descoperit că păianjenii par să fie capabili să detecteze câmpurile electrice în condiții atmosferice normale. Acest lucru duce la comportamentul de balonare, iar câmpurile electrice oferă suficientă forță pentru a genera portanță. anul trecut, Fizicienii au arătat Dintr-o simulare numerică 3D, cel puțin pentru păianjenii mici, câmpurile electrice sunt deja suficiente pentru a genera o portanță suficientă fără ajutorul curenților de aer.

Unul dintre motivele pentru care interacțiunile dintre specii au un efect atât de puternic asupra ecosistemelor este că ajută la dispersarea animalelor, pe care Charles Darwin le considera cruciale pentru evoluția și expansiunea speciilor. Când o specie depinde de alta pentru o astfel de răspândire, se numește dispersie oameni. Animalele mici fără aripi și picioare, cum ar fi viermii, se atașează adesea de animale mai mari, care trec, cum ar fi insectele și păsările, pentru a parcurge distanțe mari.

C. elegans Se găsește pe o gamă largă de specii și depinde de un tip de forezie pentru a atinge această gamă. Cercetările anterioare au sugerat că în unele cazuri, cum ar fi melcii și unele insecte, mecanismul de dispersie este destul de simplu. Nematozii se angajează într-un comportament cunoscut sub numele de „percuție”, în care viermii stau pe coadă, scăzând tensiunea superficială a apei în care se găsesc adesea nematozii, făcându-i mai ușor atașarea viermilor de gazdele lor dispersate. pe suji et al. Acest lucru crește, de asemenea, frecvența contactului direct cu alte animale.

Cu toate acestea, spre deosebire de melci și insecte, insectele zburătoare, cum ar fi albinele, acumulează în mod natural sarcina în zbor, producând un câmp electric. Sujei și colegii săi au crezut că interacțiunile electrostatice ar putea explica de ce nematozii crescuți în laborator continuă să ajungă pe capacul unei plăci Petri. Primele experimente au confirmat că viermii nu se târau pe pereții cutiei Petri. Trecerea la video de mare viteză a permis echipei să surprindă mișcarea de săritură pe cameră și să se asigure că viermii s-au aplecat înainte de a face săriturile. Nici viermii nu au părut să genereze forța de săritură, ceea ce indică o forță externă la lucru.

Pentru a vedea dacă acea forță externă sunt câmpurile electrice, Suji et al. A mai făcut un experiment. Ei au încorporat o gamă pătrată de micro-struturi pe suprafața agarului, mimând mediul natural al solului. Au plasat aproximativ 1.500 de viermi pe un substrat de agar și apoi i-au plasat deasupra unui electrod de sticlă. Au plasat un al doilea electrod de sticlă paralel cu primul, dar separat de o mică distanță. Apoi au făcut eforturi pentru a afla ce s-a întâmplat. Viermii s-au mutat la celălalt electrod doar atunci când încărcarea a fost aplicată și s-au deplasat cu o viteză medie de 0,86 metri pe secundă. Aceasta este aproape de viteza mersului uman, iar viteza lor a crescut pe măsură ce câmpul electric s-a intensificat.

În cele din urmă, echipa a frecat polen pe albine pentru a crea o sarcină electrică naturală și a plasat albinele lângă viermi. Când albinele erau suficient de aproape, viermii s-au ridicat pe cozi și au sărit până la albine. Acest lucru a funcționat chiar și cu grupuri de viermi îngrămădiți unul peste altul, cu un vierme sărac supraîncărcat în timpul transportului.

Mecanismul poate fi acum clar, dar Suji et al. Încă nu sunt sigur exact cum funcționează toate astea. Din fericire, C. elegans Este un organism tipic și relația dintre genele sale, comportamentul și activitatea neuronală a fost studiată pe larg. Prin urmare, studii suplimentare asupra câmpului electric și comportamentului acestuia C. elegans Se așteaptă să ofere mai multe detalii despre mitologia electrică a microorganismelor.”

DOI: Current Biology, 2023. 10.1016/j.cub.2023.05.042 (despre DOI).

Imagine de listare de Current Biology / Chiba et al.