Cómo los mixinos excavan en los sedimentos de las profundidades marinas

El humilde mixino es una criatura fea, gris, parecida a una anguila, conocida por su capacidad de desatar una nube de baba pegajosa sobre depredadores desprevenidos, obstruyendo sus branquias y asfixiándolos. Por eso se llama cariñosamente “mocos de serpiente“A los mixinos también les gusta excavar en los sedimentos de las profundidades marinas, pero los científicos no han podido observar con precisión cómo lo hacen porque los sedimentos turbios oscurecen la vista. Los investigadores de la Universidad Chapman construyeron un tanque especial de gelatina transparente para superar este desafío”. y obtener una imagen completa de su comportamiento de excavación, según A. Nuevo papel Publicado en la Revista de Biología Experimental.

“Sabemos desde hace mucho tiempo que los mixinos pueden excavar en sedimentos blandos, pero no teníamos idea de cómo lo hacían”. dijo el coautor Douglas Fudgeun biólogo marino que Él dirige el laboratorio. En Chapman se dedicó al estudio del mixino. “Al aprender cómo hacer que el mixino se excave voluntariamente en gelatina transparente, pudimos ver por primera vez este proceso”.

Como se mencionó anteriormente, los científicos estaban Estudio de la baba del mixino Desde hace años porque es un material poco común. No es como la mucosidad, que se seca y se endurece con el tiempo. La mucosidad del mixino permanece pegajosa, dándole la consistencia de una gelatina semiendurecida. Esto se debe a la presencia de fibras largas en forma de hilos en la baba, así como a las proteínas y azúcares que forman la mucina, el otro componente principal. Estas fibras se retuercen en “mechones” que se asemejan a ovillos de hilo. Cuando un mixino libera una dosis de sustancia pegajosa, los hilos se desenrollan y se combinan con el agua salada, explotando más de 10.000 veces su volumen original.

Desde el punto de vista de los materiales, el moco de mixino es un material fascinante que algún día podría resultar útil para dispositivos biomédicos, para tejer telas ligeras pero resistentes para licra natural o chalecos antibalas, o para lubricar taladros industriales que tienden a obstruirse en suelos y sedimentos profundos. En 2016, un grupo de investigadores suizos Estudió las propiedades de líquidos inusuales. Del limo del mixino, con especial énfasis en cómo esas propiedades brindan dos ventajas distintas: ayudar al animal a defenderse de los depredadores y hacerse nudos para escapar de su propio limo.

El moco de mixino es un fluido no newtoniano y es inusual porque es de naturaleza espesa y fina. La mayoría de los depredadores del mixino utilizan la alimentación por succión, creando un flujo de corte espeso y unidireccional que es mejor para bloquear las branquias y asfixiar a dichos depredadores. Pero si el mixino necesita salir de su propia mugre, los movimientos de su cuerpo crean un flujo fino, colapsando la red de células pegajosas que forman la mugre.

fue una mierda Estudio del mixino Y las propiedades de su baba desde hace años. Por ejemplo, en 2012, cuando estaba en la Universidad de Guelph, el laboratorio de Fudge Cosechado con éxito Moco de mixino, disuelto en un líquido, luego “hilado” en un hilo fuerte pero elástico, muy parecido al hilado de seda. Estos filamentos podrían potencialmente reemplazar las fibras a base de petróleo que se utilizan actualmente en cascos de seguridad o chalecos de Kevlar, entre otras posibles aplicaciones. Y en 2021, su equipo Lo encontré El limo producido por el mixino más grande contiene células mucho más grandes que el limo producido por el mixino más pequeño, un ejemplo inusual de cómo el tamaño de las células aumenta con el tamaño del cuerpo en la naturaleza.

Solución sedimentaria

Esta vez, el equipo de Fudge centró su atención en excavar mixinos. Además de arrojar luz sobre el comportamiento reproductivo del mixino, la investigación también podría tener implicaciones ecológicas más amplias. Según los autores, las excavaciones son un factor importante en la renovación de sedimentos, mientras que la aireación de las madrigueras cambia la química del sedimento para que pueda contener más oxígeno. Esto, a su vez, cambiaría los organismos que probablemente prosperarán en esos sedimentos. Comprender los mecanismos de excavación también puede ayudar en el diseño de robots excavadores blandos.

Pero primero, el equipo de Fudge tuvo que descubrir cómo ver a través del sedimento para observar el comportamiento de excavación. Otros científicos que estudian diferentes animales se han basado en sustratos transparentes como la criolita mineral o los hidrogeles de gelatina, este último de los cuales se ha utilizado con éxito para observar el comportamiento de los gusanos poliquetos. Tonterías et al. Ella eligió gelatina como reemplazo del sedimento alojado en tres salas de acrílico transparente personalizadas. Luego filmaron el comportamiento de excavación de gelatina de 25 mixinos seleccionados al azar.

Esto permitió a Fudge et al. Identificar dos fases distintas de movimiento que utilizan los mixinos para crear sus madrigueras en forma de U. Primero, está la fase de “picoteo”, en la que el mixino nada vigorosamente mientras mueve la cabeza de un lado a otro. Esto no sólo impulsa al mixino hacia adelante, sino que también ayuda a romper la gelatina en pedazos. Quizás así sea como el mixino supera el desafío de crear una abertura en el sedimento (o sustrato gelatinoso) a través del cual pueda moverse.

Luego viene la fase de “retorcimiento”, que parece estar sostenida por una “concordina interna” común en las serpientes. Implica acortar y alargar con fuerza el cuerpo, además de ejercer fuerzas laterales sobre las paredes para sostener y ampliar la madriguera. “Una serpiente que utiliza movimientos de púas avanzará de manera constante a través de un canal estrecho o excavará a través de ondas alternas de alargamiento y acortamiento”, escribieron los autores, y la piel suelta del mixino es muy adecuada para tal estrategia. La fase de evasión continúa hasta que el mixino excavador asoma la cabeza fuera del sustrato. El mixino tardó unos siete minutos o más en promedio en completar su madriguera.

Por supuesto, hay algunas advertencias. Las paredes acrílicas del contenedor pueden haber influido en el comportamiento de las madrigueras en el laboratorio o en la morfología final de las madrigueras. Los autores recomiendan replicar los experimentos utilizando sedimentos de hábitats naturales y realizar videografías de rayos X de mixinos a los que se les implantaron etiquetas de radio para capturar los movimientos. El tamaño del cuerpo y el tipo de sustrato también pueden afectar el comportamiento de excavación. Pero, en general, creen que sus observaciones “son una representación precisa de cómo los mixinos se reproducen y se mueven dentro de sus madrigueras en la naturaleza”.

doi: Revista de biología experimental, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Acerca de las identificaciones digitales).