Нематоди прескачат земни пчели през електрически полета – Ars Technica

нематода (C. elegans) скача върху пчела по протежение на електрическо поле. Кредит: Чиба и др., 2023 г

Японски учени, работещи с нематоди (C. elegans) Един ден няколко лабораторно отгледани червеи мистериозно останаха прикрепени към капаците на петриевите панички вместо агара за кучешка храна, където бяха поставени първоначално. Заинтригувани, те проведоха експерименти, за да видят как червеите се преместват от една точка в друга за по-малко от секунда.

Изследователите установяват, че вместо да пълзят по стените на съда, червеите скачат от дъното на съда върху капака – и използват електрически полета, за да направят това. Те дори могат да скочат от петриево блюдо върху пчела, поотделно или в големи групи. Групата описа работата си в нов лист Публикувано в Current Biology.

„Известно е, че опрашители, като насекоми и колибри, са електрически заредени и се смята, че поленовите зърна са привлечени от електрическото поле, образувано от опрашителя и растението,“ каза съавторът Такума Соджи, биофизик в университета Хирошима в Япония. „Въпреки това, не беше напълно ясно дали електрическите полета се използват за взаимодействия между различни сухоземни животни.“

Авторите пишат, че взаимодействията между различни организми „силно оформят структурата и функцията на екологичните общности и екосистеми“. Различните видове могат да зависят от различни фактори на околната среда: химични реакции между насекоми и растения, например; визуално възприятие за забелязване на плячка и избор на предпочитана храна; и способността да открива механична енергия от други животни. След това има електростатични взаимодействия. В допълнение към опрашителите, авторите отбелязват, че много видове риби използват електрически полета, за да усетят плячка и хищници. и обрасли паяци – увековечени в детската класика на Е. Б. Уайт Мрежата на Шарлот– Освободете копринените нишки, за да оформите парашут и да се понесете във въздуха.

Как паяците правят това? Една от хипотезите е, че паяжините имат статичен електрически заряд, който взаимодейства със слабото вертикално електрическо поле в атмосферата. Конкурираща се хипотеза е, че докато въздухът се затопля, докато слънцето изгрява, копринени нишки се излъчват от паяците, за да въртят своите „чадъри“, за да уловят конвекционните възходящи потоци (възходящо течение), причинени от температурни градиенти. а Проучване 2018 г установиха, че паяците изглежда могат да откриват електрически полета при нормални атмосферни условия. Това води до балонно поведение и електрическите полета осигуряват достатъчно сила за генериране на повдигане. миналата година, Физиците показаха От триизмерни числени симулации, поне за малките паяци, електрическите полета вече са достатъчни, за да генерират достатъчно повдигане без помощта на въздушни течения.

Една от причините взаимодействията между видовете да имат толкова силен ефект върху екосистемите е, че те помагат за разпръскването на животните, което Чарлз Дарвин смята за решаващо за еволюцията и разширяването на видовете. Когато един вид зависи от друг за такова разпръскване, това е известно като разпръскване хора. Малките животни без крила и крака, като червеи, често се прикрепят към по-големи, преминаващи животни като насекоми и птици, за да изминат големи разстояния.

C. elegans Намира се в широка гама от видове и зависи от вида на форезията, за да се постигне този диапазон. Предишни изследвания показват, че в някои случаи, като охлюви и някои насекоми, механизмът на разпръскване е доста прост. Нематодите участват в поведение, известно като „перкусия“, при което червеите стоят на опашките си, намалявайки повърхностното напрежение на водата, в която често се намират нематодите, което улеснява червеите да се прикрепят към своите разпръснати гостоприемници. на суджи et al. Това също така увеличава честотата на директен контакт с други животни.

Въпреки това, за разлика от охлювите и насекомите, летящите насекоми като пчелите естествено натрупват заряд по време на полет, създавайки електрическо поле. Sujei и колегите му смятат, че електростатичните взаимодействия могат да обяснят защо нематодите, отглеждани в лабораторията, продължават да се озовават върху капака на петриево блюдо. Първите експерименти потвърдиха, че червеите не пълзят по стените на петриевото блюдо. Преминаването към високоскоростно видео позволи на екипа да улови скачащото движение на камерата и да гарантира, че червеите са се наклонили, преди да направят скока. Нито изглежда, че червеите генерират скачащата сила, което показва външна сила в действие.

За да видим дали тази външна сила са електрическите полета, Суджи et al. Той направи друг експеримент. Те вградиха квадратен набор от микроподпори върху повърхността на агара, имитирайки естествената почвена среда. Те поставиха около 1500 червея върху субстрат от агар и след това ги поставиха върху стъклен електрод. Те поставиха втори стъклен електрод успореден на първия, но разделени на малко разстояние. След това положиха усилия да разберат какво се е случило. Червеите се преместиха към другия електрод само когато зарядът беше приложен и се движеха със средна скорост от 0,86 метра в секунда. Това е близко до скоростта на човешкото ходене и скоростта им се е увеличила с усилването на електрическото поле.

Накрая екипът натрива цветен прашец върху пчелите, за да създаде естествен електрически заряд и поставя пчелите близо до червеите. Когато пчелите бяха достатъчно близо, червеите се изправиха на опашките си и скочиха към пчелите. Това проработи дори при групи червеи, натрупани един върху друг, като един лош червей беше претоварен по време на транспортиране.

Механизмът вече може да е ясен, но Суджи и др. Все още не съм сигурен как точно работи всичко това. за щастие, C. elegans Това е типичен организъм и връзката между неговите гени, поведение и невронна активност е широко изследвана. Следователно, допълнителни изследвания върху електрическото поле и неговото поведение C. elegans Очаква се да предостави повече подробности за електрическата митология на микроорганизмите.

DOI: Current Biology, 2023. 10.1016/j.cub.2023.05.042 (относно DOI).

Изображение на списъка от Current Biology / Chiba et al.