Tim Winegard
Zoznámte sa s pokorným ježkom, škaredým, sivým, úhorom podobajúcim sa tvorom láskyplne označovaným ako „ten“.soplík hadVďaka svojmu jedinečnému obrannému mechanizmu môže sliepka vytlačiť celý liter lepkavého slizu z pórov nachádzajúcich sa v celom tele za menej ako sekundu. To stačí na upchatie žiabrov dravého žraloka, čo sa stáva. Dusí sa. Predátor. nový papier Správa, publikovaná v časopise Current Biology, uvádza, že sliz produkovaný väčšími pagaštanmi obsahoval oveľa väčšie bunky ako sliz produkovaný menšími ježkami – neobvyklý príklad škálovania veľkosti buniek s veľkosťou tela v prírode.
ako my predtým hlásené, vedecký bol štúdium sliznatého slizu V priebehu rokov, pretože je to taký neobvyklý materiál. Nie je to ako hlien, ktorý časom schne a stvrdne. Slimačí sliz zostáva tenký, čo mu dodáva konzistenciu polotuhej želatíny. Je to spôsobené dlhými vláknami podobnými vláknam v slizu, okrem bielkovín a cukrov, ktoré tvoria mucín, ďalšími hlavnými zložkami. Tieto vlákna sú zvinuté do „koží“, ktoré pripomínajú guľôčky priadze. Keď sa sliepka uvoľní výstrelom slizu, kože sa otvoria a zmiešajú so slanou vodou, pričom odletí viac ako 10 000 -násobok ich pôvodnej veľkosti.
Z materiálového hľadiska je sliznatý sliz fascinujúcou vecou. V roku 2016 skupina švajčiarskych vedcov Študovali sa abnormálne vlastnosti tekutiny sliznatého slizu, pričom sa osobitne zameriava na to, ako tieto vlastnosti poskytujú dve odlišné výhody: pomôcť zvieraťu brániť sa pred predátormi a baliť sa, aby sa vyhlo svojmu vlastnému slizu. Zistili, že rôzne druhy prúdov tekutín ovplyvňujú celkovú viskozitu kalu. Tekutá kvapalina je v podstate séria vrstiev, ktoré sa navzájom kĺžu. Čím rýchlejšie jedna vrstva prekĺzne cez druhú, tým je odpor väčší a čím pomalšie je kĺzanie, tým menší je odpor. ako ja Gizmodo. napísané pre tie dni:
Sliznatý sliz je príkladom nenewtonovskej tekutiny, v ktorej sa viskozita mení v reakcii na aplikované napätie alebo strižnú silu. … použitím napätia alebo strižnej sily sa zvýši viskozita-v prípade kečupu, pudingu, omáčky alebo klasickej zmesi vody a kukuričného škrobu nazývanej „obleck“-alebo ju zníži, napríklad nekvapkajúcou farbou. Ktorý sa ľahko rozčeše, ale po stene sa stane lepkavejším.
Sliznatý sliz môže byť oboje. Ukazuje sa, že sacie kŕmenie, ktoré používa mnoho dravých predkov, vytvára jednosmerný tok. Predĺžené napätie tohto sacieho prúdu zvyšuje viskozitu gýča, čím lepšie predusí predátorov zatvorením žiabrov. Keď sa však sliepka pokúša uniknúť z vlastného slizu, jeho pohyb vytvorí strižne zriedený prúd, ktorý v skutočnosti zníži viskozitu slizu a uľahčí mu únik. V skutočnosti sa slizká sieť tvárou v tvár strihovo zriedenému prúdeniu rýchlo zrúti.
Vedci sa stále dozvedia o presnom mechanizme, akým pagaštan vytvára slizké látky. Predchádzajúce práce ukázali, že morská voda je zásadná pre tvorbu slizu a že kože sliepok sa môžu samovoľne rozplývať, ak sa ióny v morskej vode naviažu na lepidlá, ktoré spájajú vláknité vlákna dohromady do skeletu. Dôležité je však aj načasovanie. štúdia z roku 2014napríklad ukazuje, že otvorenie akýchkoľvek spontánnych kostier môže trvať niekoľko minút – ale pagaštan zobrazuje svoj sliz asi za 0,4 sekundy.
a Papier 2019 Časopis Journal of the Royal Society Interface naznačil, že turbulentné prúdenie vody (najmä to, čo vytvára takú turbulenciu) je zásadným faktorom. Pohyb okolitej vody pomáha spustiť odvíjanie pri útoku dravca. Kožky majú voľný koniec; Ťahaním za ním sa začne rozmotávať. Ale byť vlečený tečúcou vodou kvôli bitiu dravca proces ešte urýchľuje.
Tento nový dokument sumarizuje zistenia najnovšieho výskumu Douglasa Fudgeho, morského biológa z Chapmanovej univerzity, ktorý bol štúdium slizniaka a jeho kalových vlastností v priebehu rokov. Napríklad v roku 2012, keď bol na univerzite v Guelphe, Fudgeho laboratórium[[“ embedded=““ url=““ link=““>successfully harvested hagfish slime, dissolved it in liquid, and then “spun” it into a strong-yet-stretchy thread, much like spinning silk. It’s possible such threads could replace the petroleum-based fibers currently used in safety helmets or Kevlar vests, among other potential applications.
For this latest paper, Fudge et al. took samples from 19 different species of hagfish (both large and small), took microscopic images, and carefully measured the size and shape of the thread cells in those images. The resulting database incorporated measurements from more than 11,700 cells harvested from 87 hagfish (the latter measuring between 10 and 80 cm in length).
Yu Zeng et al., 2021
They found that those thread cells were extremely large in comparison with similar cells in vertebrates—larger than the abdominal fat cells in elephants, in fact. Even more intriguing, the size of those cells turns out to be heavily dependent on the body size of the hagfish. There are other examples in nature of this kind of scaling.
For instance, geckos and other creatures that use adhesive pads for climbing show a scaling exponent of about 0.35 with regard to the size of their pads compared to body mass. And certain species of spider produce dragline silk whose diameter scales with body mass with an exponent of between 0.37 and 0.39. But the scaling exponent Fudge et al. found in their hagfish thread cells was 0.55, significantly larger than any other known scaling exponent in vertebrates.
“Our work showed the largest known scaling exponent in animal cells,“ said co-author Yu Zeng. “We analyzed the size of hagfish gland thread cells—which make silk-like threads that reinforce hagfish slime—and found that they increase with body size. This means, on the evolution tree of hagfishes, the large species all make large thread cells, despite the fact that they are distantly related.”
The authors hypothesize that the unusual feature might be the result of evolutionary selection related to the mechanical properties of the thread cells. “Very little is known about hagfish behavioral ecology, especially how it changes with body size,“ said Yu. „Our study suggests that body size-dependent interactions with predators have driven profound changes in the defensive slime of hagfishes, and these changes can be seen at the cellular and sub-cellular level.“
The team’s models showed that the threads become thicker and longer in the larger cells of larger hagfish, which can produce threads some 4 micrometers thick and 20 centimeters long. This is the largest known intracellular fiber in animals, comparable in size to keratin fibers and spider silks. And like those examples, the threads in hagfish slime rely on coordination among numerous cells. At some point in their growth cycle, the intracellular protein fibers in hagfish slime „undergo a phase transition,“ per the authors, „where individual [fibers] kondenzujú so svojimi susedmi do oveľa väčšej vnútrobunkovej vláknovej nadstavby. “
Čo je teda s touto funkciou škálovania – a následne s väčšími vláknami – ktorá môže poskytnúť evolučnú výhodu? „Existuje niekoľko spôsobov, ktorými môžu byť veľké nite užitočné pre väčšie ježky“ Povedal Fudge. „Hrubšie nite vydržia pred pretrhnutím väčšiu silu a urobia sliz silnejším a lepšie schopným udržať žiabre veľkého a silného dravca rýb. Dlhšie vlákna majú podobnú výhodu, že držia žiabre väčších predátorov.“ veľké vzdialenosti medzi oblúkmi. “Dlhé nite tiež pravdepodobne produkujú väčšie množstvo bahna, čo vedie k jeho použitiu ako obranný odstrašujúci prostriedok proti väčším predátorom.
Budúce štúdie sa zamerajú na skúmanie toho, ako každé vlákno balí takú komplexnú štruktúru do malej bunky, podľa teba.
DOI: Súčasná biológia, 2021. 10.1016/j.cube.2021.08.066 (O DOI)
