Nematodos saltan abejorros a través de campos eléctricos – Ars Technica

nematodo (C. elegans) salta sobre una abeja a lo largo de un campo eléctrico móvil. Crédito: Chiba et al., 2023

Científicos japoneses que trabajan con nematodos (C. elegans) Un día, varios gusanos cultivados en el laboratorio permanecieron misteriosamente adheridos a las tapas de las placas de Petri en lugar del agar de comida para perros donde se colocaron originalmente. Intrigados, realizaron experimentos para ver cómo los gusanos se movían de un punto a otro en menos de un segundo.

Los investigadores descubrieron que, en lugar de trepar por las paredes del plato, los gusanos saltaban desde el fondo del plato a la tapa, y usaban campos eléctricos para hacerlo. Incluso pueden saltar de una placa de Petri a una abeja, ya sea individualmente o en grandes grupos. El grupo describió su trabajo en nueva hoja Publicado en Current Biology.

“Se sabe que los polinizadores, como los insectos y los colibríes, tienen carga eléctrica, y se cree que los granos de polen son atraídos por el campo eléctrico formado por el polinizador y la planta”. dijo el coautor Takuma Souji, biofísico de la Universidad de Hiroshima en Japón. “Sin embargo, no estaba del todo claro si los campos eléctricos se utilizan para las interacciones entre diferentes animales terrestres”.

Los autores escriben que las interacciones entre diferentes organismos “moldean fuertemente la estructura y función de las comunidades y ecosistemas ecológicos”. Diferentes especies pueden depender de diferentes desencadenantes ambientales: reacciones químicas entre insectos y plantas, por ejemplo; percepción visual para detectar presas y seleccionar alimentos preferidos; y la capacidad de detectar energía mecánica de otros animales. Luego están las interacciones electrostáticas. Además de los polinizadores, los autores señalan que muchas especies de peces utilizan campos eléctricos para detectar presas y depredadores. y arañas grandes – inmortalizadas en el clásico infantil de E.B. White La red de Charlotte– Suelta los hilos de seda para formar un paracaídas y flotar en el aire.

¿Cómo hacen esto las arañas? Una hipótesis es que las telas de araña tienen una carga eléctrica estática que interactúa con el débil campo eléctrico vertical de la atmósfera. Una hipótesis en competencia es que a medida que el aire se calienta cuando sale el sol, las arañas liberan hilos de seda para girar sus “paraguas” y atrapar las corrientes ascendentes de convección (corriente ascendente) causadas por los gradientes de temperatura. a Estudio 2018 descubrió que las arañas parecen ser capaces de detectar campos eléctricos en condiciones atmosféricas normales. Esto provoca un comportamiento de inflación y los campos eléctricos proporcionan suficiente fuerza para generar sustentación. el año pasado, Los físicos mostraron A partir de simulaciones numéricas tridimensionales, al menos para arañas pequeñas, los campos eléctricos ya son suficientes para generar suficiente sustentación sin la ayuda de corrientes de aire.

Una de las razones por las que las interacciones entre especies tienen un efecto tan fuerte en los ecosistemas es que ayudan en la dispersión de los animales, lo que Charles Darwin consideró crucial para la evolución y expansión de las especies. Cuando una especie depende de otra para tal dispersión, se conoce como dispersión. humanos. Los animales pequeños sin alas ni patas, como los gusanos, a menudo se adhieren a animales más grandes que pasan, como insectos y pájaros, para atravesar grandes distancias.

C. elegans Se encuentra en una amplia gama de especies y depende de un tipo de foresis para lograr este rango. Investigaciones anteriores sugirieron que en algunos casos, como los caracoles y algunos insectos, el mecanismo de dispersión es bastante simple. Los nematodos se involucran en un comportamiento conocido como “percusión”, en el que los gusanos se paran sobre sus colas, lo que reduce la tensión superficial del agua en la que a menudo se encuentran los nematodos, lo que facilita que los gusanos se adhieran a sus huéspedes dispersos. por suji y otros. Esto también aumenta la frecuencia de contacto directo con otros animales.

Sin embargo, a diferencia de los caracoles y los insectos, los insectos voladores como las abejas acumulan naturalmente carga durante el vuelo, produciendo un campo eléctrico. Sujei y sus colegas pensaron que las interacciones electrostáticas podrían explicar por qué los nematodos que crecen en el laboratorio terminan en la tapa de una placa de Petri. Los primeros experimentos confirmaron que los gusanos no trepaban por las paredes de la placa de Petri. El cambio a video de alta velocidad permitió al equipo capturar el movimiento de salto en la cámara y asegurarse de que los gusanos se inclinaran antes de realizar los saltos. Los gusanos tampoco parecían generar la fuerza de salto, lo que indica una fuerza externa en acción.

Para ver si esa fuerza externa son los campos eléctricos, Suji y otros. Hizo otro experimento. Incrustaron una matriz cuadrada de micropuntales en la superficie del agar, imitando el entorno natural del suelo. Colocaron alrededor de 1500 gusanos en un sustrato de agar y luego los colocaron encima de un electrodo de vidrio. Colocaron un segundo electrodo de vidrio paralelo al primero pero separado por una pequeña distancia. Luego aplicaron esfuerzo para averiguar qué sucedió. Los gusanos se movieron al otro electrodo solo cuando se aplicó la carga y se movieron a una velocidad promedio de 0,86 metros por segundo. Esto está cerca de la velocidad de la marcha humana, y su velocidad aumentó a medida que se intensificaba el campo eléctrico.

Finalmente, el equipo frotó polen sobre las abejas para crear una carga eléctrica natural y colocó las abejas cerca de los gusanos. Cuando las abejas estuvieron lo suficientemente cerca, los gusanos se pararon sobre sus colas y saltaron hacia las abejas. Esto funcionó incluso con grupos de gusanos apilados uno encima del otro, con un pobre gusano sobrecargado durante el transporte.

El mecanismo ahora puede estar claro, pero Suji y otros. Todavía no estoy seguro de cómo funciona todo esto. Afortunadamente, C. elegans Es un organismo típico y la relación entre sus genes, comportamiento y actividad neuronal se ha estudiado ampliamente. Por lo tanto, nuevos estudios sobre el campo eléctrico y su comportamiento C. elegans Se espera que proporcione más detalles sobre la mitología eléctrica de los microorganismos”.

DOI: Biología actual, 2023. 10.1016/j.cub.2023.05.042 (sobre los DOI).

Imagen de listado de Current Biology / Chiba et al.