Hagfish derin deniz çökeltilerinde nasıl yuva yapar?

Mütevazı hagfish, hiçbir şeyden haberi olmayan avcıların üzerine yapışkan bir balçık bulutu salma, solungaçlarını tıkama ve söz konusu yırtıcıları boğma yeteneğiyle bilinen çirkin, gri, yılan balığı benzeri bir yaratıktır. Bu yüzden sevgiyle anılıyor “Yılan sümüğü“Hagfish aynı zamanda derin deniz çökeltilerini kazmayı da seviyor, ancak bilim adamları bunu nasıl yaptıklarını tam olarak gözlemleyemediler çünkü bulanık çökeltiler manzarayı engelliyor.” Chapman Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bunun üstesinden gelmek için şeffaf jelatinden özel bir tank inşa ettiler. A’ya göre meydan okuyun ve kazma davranışlarının tam bir resmini elde edin. Yeni kağıt Deneysel Biyoloji Dergisi’nde yayınlandı.

“Uzun zamandır domuz balıklarının yumuşak çökeltilerde yuva yapabildiğini biliyorduk ama bunu nasıl yaptıkları hakkında hiçbir fikrimiz yoktu.” ortak yazar Douglas Fudge dedibir deniz biyoloğu olan Laboratuvarı yönetiyor Chapman’da kendisini hagfish çalışmalarına adadı. “Hagfish’in gönüllü olarak berrak jelatin içine girmesini nasıl sağlayacağımızı öğrenerek, bu sürece ilk kez göz atabildik.”

Daha önce de belirtildiği gibi, bilim adamları Hagfish balçıkının incelenmesi Yıllarca alışılmadık bir malzeme olduğu için. Zamanla kuruyan ve sertleşen mukus gibi değildir. Hagfish’in mukusu yapışkan kalır ve ona yarı sertleştirilmiş jelatin kıvamını verir. Bunun nedeni, slime’da uzun, iplik benzeri liflerin yanı sıra diğer ana bileşen olan müsini oluşturan proteinler ve şekerlerin varlığıdır. Bu lifler, iplik yumaklarına benzeyen “püsküller” halinde bükülür. Bir hagfish bir doz yapışkan madde saldığında iplikler çözülür ve tuzlu suyla birleşerek orijinal hacminin 10.000 katından fazla patlar.

Malzeme açısından bakıldığında, hagfish mukusu, bir gün biyomedikal cihazlarda, doğal Likra veya kurşun geçirmez ceketler için hafif ama güçlü kumaşların dokunmasında veya derin toprakta ve tortuda tıkanma eğiliminde olan endüstriyel matkapların yağlanmasında faydalı olabilecek büyüleyici bir malzemedir. 2016 yılında bir grup İsviçreli araştırmacı Olağandışı sıvıların özelliklerini inceledi Hagfish’in balçığından, bu özelliklerin nasıl iki belirgin avantaj sağladığına özellikle vurgu yapılıyor: hayvanın kendisini yırtıcı hayvanlardan korumasına yardımcı olmak ve kendi balçığından kaçmak için kendini düğümlere bağlamak.

Hagfish mukusu Newtonyen olmayan bir sıvıdır ve doğası gereği kesme kalınlığında ve kesme inceliğinde olması nedeniyle alışılmadık bir durumdur. Hagfish yırtıcılarının çoğu, solungaçları bloke etmek ve söz konusu yırtıcıları boğmak için daha iyi olan kalın, tek yönlü bir kesme akışı yaratarak emme beslemesini kullanır. Ancak domuz balığının kendi pisliğinden kurtulması gerekiyorsa, vücut hareketleri ince bir akış oluşturarak pisliği oluşturan yapışkan hücre ağını çökertir.

Bu saçmalıktı Hagfish araştırması Ve yıllardır slime’ın özellikleri. Örneğin, 2012’de Guelph Üniversitesi’ndeyken Fudge’ın laboratuvarı Başarıyla hasat edildi Hagfish mukusu, bir sıvı içinde eritildi ve daha sonra ipek eğirmeye çok benzer şekilde güçlü ama esnek bir ipliğe “döndü”. Bu filamanlar, diğer potansiyel uygulamaların yanı sıra, şu anda güvenlik kasklarında veya Kevlar yeleklerinde kullanılan petrol bazlı elyafların yerini alma potansiyeline sahiptir. Ve 2021’de ekibi Onu buldum Daha büyük hagfish’in ürettiği sümük, daha küçük hagfish’in ürettiği sümükten çok daha büyük hücreler içerir; bu, doğada vücut büyüklüğüyle birlikte artan hücre boyutunun alışılmadık bir örneğidir.

tortul çözüm

Bu sefer Fudge’ın ekibi dikkatini hagfish kazmaya çevirdi. Araştırma, hagfish’in üreme davranışına ışık tutmanın yanı sıra daha geniş ekolojik sonuçlara da sahip olabilir. Yazarlara göre, yuva havalandırması çökeltinin kimyasını değiştirip daha fazla oksijen içerebilmesini sağlarken, yuva havalandırması çökelti dönüşümünde önemli bir faktördür. Bu da, bu çökeltilerde gelişmesi muhtemel organizmaları değiştirecektir. Oyuk açma mekanizmalarını anlamak aynı zamanda yumuşak oyuk açma robotlarının tasarımına da yardımcı olabilir.

Ancak önce Fudge’ın ekibinin, tünel kazma davranışını gözlemlemek için tortunun içini nasıl göreceğini bulması gerekiyordu. Farklı hayvanları inceleyen diğer bilim adamları, mineral kriyolit veya jelatin hidrojelleri gibi şeffaf substratlara güvendiler; bunlardan sonuncusu, çok zincirli solucanların davranışlarını gözlemlemek için başarıyla kullanıldı. Saçma ve ark. Üç özel şeffaf akrilik odada bulunan tortunun yerine jelatini seçti. Daha sonra rastgele seçilen 25 hagfish’in jelatin kazma davranışını filme aldılar.

Bu, Fudge ve ark. Hagfish’lerin U şeklindeki yuvalarını oluşturmak için kullandıkları iki farklı hareket aşamasını tanımlamak için öncelikle, hagfish’in başını bir yandan diğer yana hareket ettirirken kuvvetli bir şekilde yüzdüğü “gagalama” aşaması vardır. Bu sadece hagfish’i ileri itmekle kalmaz, aynı zamanda jelatinin parçalara ayrılmasına da yardımcı olur. Bu, hagfish’in tortuda (veya jelatinimsi substratta) içinden geçebileceği bir açıklık yaratma zorluğunun üstesinden gelmenin yolu olabilir.

Daha sonra, yılanlarda yaygın olan bir “iç akordeon” tarafından desteklendiği anlaşılan “kıvrılma” aşaması gelir. Yuvayı desteklemek ve genişletmek için duvarlara yanal kuvvetler uygulamanın yanı sıra, gövdeyi kuvvetli bir şekilde kısaltmayı ve uzatmayı içerir. Yazarlar, “Dikenli hareketler kullanan bir yılan, dar bir kanal veya yuva boyunca, değişen uzama ve kısalma dalgaları boyunca istikrarlı bir ilerleme kaydedecektir” diye yazdı ve hagfish’in gevşek derisi böyle bir strateji için çok uygundur. Kaçınma aşaması, yuva yapan hagfish kafasını alt tabakadan dışarı çıkarana kadar devam eder. Hagfish’in yuvasını tamamlaması ortalama yedi dakika veya daha fazla sürdü.

Elbette bazı uyarılar var. Akrilik kap duvarları laboratuvardaki yuva açma davranışını veya yuvaların son morfolojisini etkilemiş olabilir. Yazarlar, deneylerin doğal yaşam alanlarından alınan çökeltiler kullanılarak tekrarlanmasını ve hareketleri yakalamak için radyo etiketlerinin yerleştirildiği hagfish’in X-ışını videografisinin yapılmasını öneriyor. Vücut büyüklüğü ve alt tabaka türü de kazma davranışını etkileyebilir. Ancak genel olarak gözlemlerinin “domuz balıklarının vahşi doğada yuvalarda nasıl çoğaldığını ve hareket ettiğini doğru bir şekilde temsil ettiğine” inanıyorlar.

doi: Deneysel Biyoloji Dergisi, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Dijital kimlikler hakkında).