I nematodi fanno saltare i bombi attraverso i campi elettrici – Ars Technica

nematode (C. elegans) salta su un’ape lungo un campo elettrico a cavallo. Credito: Chiba et al., 2023

Scienziati giapponesi che lavorano con i nematodi (C. elegans) Un giorno, diversi vermi cresciuti in laboratorio rimasero misteriosamente attaccati ai coperchi delle capsule di Petri invece che all’agar cibo per cani dove erano stati originariamente collocati. Incuriositi, hanno condotto esperimenti per vedere come i vermi si spostassero da un punto all’altro in meno di un secondo.

I ricercatori hanno scoperto che, invece di strisciare lungo le pareti del piatto, i vermi saltavano dal fondo del piatto sul coperchio e per farlo usavano campi elettrici. Possono persino saltare da una capsula di Petri su un’ape, individualmente o in grandi gruppi. Il gruppo ha descritto il proprio lavoro in nuova foglia Pubblicato in Biologia corrente.

“È noto che gli impollinatori, come insetti e colibrì, sono carichi elettricamente e si pensa che i granuli di polline siano attratti dal campo elettrico formato dall’impollinatore e dalla pianta”, ha detto il coautore Takuma Souji, un biofisico dell’Università di Hiroshima in Giappone. “Tuttavia, non era del tutto chiaro se i campi elettrici fossero usati per le interazioni tra diversi animali terrestri”.

Gli autori scrivono che le interazioni tra diversi organismi “plasmano fortemente la struttura e la funzione delle comunità ecologiche e degli ecosistemi”. Specie diverse possono dipendere da fattori scatenanti ambientali diversi: reazioni chimiche tra insetti e piante, per esempio; percezione visiva per individuare le prede e selezionare i cibi preferiti; e la capacità di rilevare l’energia meccanica da altri animali. Poi ci sono le interazioni elettrostatiche. Oltre agli impollinatori, gli autori notano che molte specie di pesci utilizzano campi elettrici per percepire prede e predatori. e ragni troppo cresciuti – immortalati nel classico per bambini di E.B. White La rete di Carlotta– Rilascia i fili di seta per formare un paracadute e fluttuare nell’aria.

Come fanno i ragni a farlo? Un’ipotesi è che le ragnatele abbiano una carica elettrica statica che interagisce con il debole campo elettrico verticale nell’atmosfera. Un’ipotesi in competizione è che mentre l’aria si riscalda al sorgere del sole, i ragni emettono fili di seta per ruotare i loro “ombrelli” per catturare le correnti ascensionali di convezione (correnti ascensionali) causate dai gradienti di temperatura. UN Studio 2018 ha scoperto che i ragni sembrano essere in grado di rilevare i campi elettrici in condizioni atmosferiche normali. Ciò porta al comportamento in mongolfiera e i campi elettrici forniscono una forza sufficiente per generare portanza. l’anno scorso, I fisici hanno mostrato Da una simulazione numerica 3D, almeno per i piccoli ragni, i campi elettrici sono già sufficienti per generare una portanza sufficiente senza l’ausilio di correnti d’aria.

Uno dei motivi per cui le interazioni tra le specie hanno un effetto così forte sugli ecosistemi è che aiutano nella dispersione degli animali, che Charles Darwin considerava cruciale per l’evoluzione e l’espansione delle specie. Quando una specie dipende da un’altra per tale dispersione, si parla di dispersione umani. Piccoli animali senza ali e zampe, come i vermi, spesso si attaccano ad animali di passaggio più grandi come insetti e uccelli per percorrere grandi distanze.

C. elegans Si trova su una vasta gamma di specie e dipende da un tipo di foresi per raggiungere questa gamma. Precedenti ricerche suggerivano che in alcuni casi, come le lumache e alcuni insetti, il meccanismo di dispersione è piuttosto semplice. I nematodi si impegnano in un comportamento noto come “percussione”, in cui i vermi stanno sulla coda, abbassando la tensione superficiale dell’acqua in cui si trovano spesso i nematodi, rendendo più facile per i vermi attaccarsi ai loro ospiti dispersi. per suji et al. Ciò aumenta anche la frequenza del contatto diretto con altri animali.

Tuttavia, a differenza delle lumache e degli insetti, gli insetti volanti come le api accumulano naturalmente carica durante il volo, producendo un campo elettrico. Sujei e i suoi colleghi hanno pensato che le interazioni elettrostatiche potessero spiegare perché i nematodi cresciuti in laboratorio continuano a finire sul coperchio di una capsula di Petri. I primi esperimenti hanno confermato che i vermi non strisciavano sulle pareti della capsula di Petri. Il passaggio al video ad alta velocità ha permesso al team di catturare il movimento del salto sulla telecamera e assicurarsi che i vermi si inclinassero prima di fare i salti. Né sembrava che i vermi generassero la forza di salto, che indica una forza esterna all’opera.

Per vedere se quella forza esterna sono i campi elettrici, Suji et al. Ha fatto un altro esperimento. Hanno incorporato una serie quadrata di microstrutture sulla superficie dell’agar, imitando l’ambiente naturale del suolo. Hanno posizionato circa 1.500 vermi su un substrato di agar e poi li hanno posizionati sopra un elettrodo di vetro. Hanno posizionato un secondo elettrodo di vetro parallelo al primo ma separato da una piccola distanza. Quindi hanno applicato lo sforzo per scoprire cosa è successo. I vermi si spostavano sull’altro elettrodo solo quando veniva applicata la carica e si muovevano a una velocità media di 0,86 metri al secondo. Questo è vicino alla velocità della camminata umana e la loro velocità è aumentata con l’intensificarsi del campo elettrico.

Infine, il team ha strofinato il polline sulle api per creare una carica elettrica naturale e ha posizionato le api vicino ai vermi. Quando le api furono abbastanza vicine, i vermi si alzarono sulla coda e saltarono verso le api. Funzionava anche con gruppi di vermi accatastati uno sopra l’altro, con un povero verme sovraccaricato durante il trasporto.

Il meccanismo potrebbe ora essere chiaro, ma Suji et al. Non sono ancora sicuro di come funzioni tutto questo. Fortunatamente, C. elegans È un organismo tipico e la relazione tra i suoi geni, il comportamento e l’attività neurale è stata ampiamente studiata. Pertanto, ulteriori studi sul campo elettrico e sul suo comportamento C. elegans Si prevede che fornisca maggiori dettagli sulla mitologia elettrica dei microrganismi».

DOI: biologia attuale, 2023. 10.1016/j.cub.2023.05.042 (sui DOI).

Immagine dell’elenco di Current Biology / Chiba et al.