Les scientifiques apprennent encore de nouvelles choses intéressantes sur la bave collante de la myxine

Zoom / Une espèce nouvellement découverte est la myxine des Galápagos (Myxine phantasma).

Tim Wingard

Rencontrez l’humble myxine, une créature laide, grise et semblable à une anguille, affectueusement connue sous le nom de  » myxine « .serpent muqueux« En raison de son mécanisme de défense unique. Une myxine peut libérer un litre entier de matière collante et collante des pores situés dans tout son corps en moins d’une seconde. C’est suffisant, par exemple, pour bloquer les branchies d’un requin prédateur, étouffant le prédateur. » nouveau papier Publié dans Current Biology rapporte que la vase produite par la myxine plus grosse contient des cellules beaucoup plus grosses que la vase produite par la myxine plus petite – un exemple inhabituel de la taille des cellules avec la taille du corps dans la nature.

comme nous sommes j’ai mentionné plus tôtLes scientifiques étaient étude de boue depuis des années car c’est un matériau inhabituel. Ce n’est pas comme le mucus qui sèche et durcit avec le temps. L’argile de merlu reste visqueuse, lui donnant la texture d’une gélatine semi-durcie. Cela est dû aux longues fibres filiformes de la boue, ainsi qu’aux protéines et aux sucres qui composent la myosine, l’autre ingrédient principal. Ces fibres sont enroulées en « écheveaux » qui ressemblent à des pelotes de laine. Lorsqu’une myxine laisse un projectile visqueux, les surfaces se desserrent et se combinent avec l’eau salée, faisant exploser plus de 10 000 fois leur taille d’origine.

D’un point de vue matériel, la bave de myxine est un excellent matériau. En 2016, un groupe de chercheurs suisses Il a étudié les propriétés inhabituelles des liquides de boue de myxine, en se concentrant spécifiquement sur la façon dont ces propriétés offrent deux avantages distincts : aider l’animal à se défendre contre les prédateurs et s’attacher à des nœuds pour échapper à sa propre boue. Ils ont découvert que différents types d’écoulement de fluide affectent la viscosité globale de la boue. Un fluide qui coule est essentiellement une série de couches qui glissent les unes sur les autres. Plus une couche glisse rapidement sur l’autre, plus la résistance est grande, et plus le glissement est lent, plus la résistance est faible. je Livres pour Gizmodo dans le temps:

La boue de myxine est un exemple de fluide non newtonien, dans lequel la viscosité change en réponse à une contrainte ou à une force de cisaillement appliquée. … سيؤدي تطبيق الإجهاد أو قوة القص إلى زيادة اللزوجة – في حالة الكاتشب أو البودينج أو المرق أو ذلك المزيج الكلاسيكي من الماء ونشا الذرة المسمى « الأوبليك » – أو تقليله ، مثل الطلاء غير المتقطر الذي يتم فرشه بسهولة لكنها تصبح أكثر لزوجة بمجرد وضعها Sur le mur.

Le slime hachémite peut être les deux. Il s’avère que l’alimentation par succion utilisée par de nombreux prédateurs de myxines crée un flux unidirectionnel. Une pression prolongée du flux d’aspiration augmente la viscosité du visqueux, et il vaut mieux étouffer lesdits prédateurs en obstruant les branchies. Mais lorsqu’une myxine essaie de s’échapper de sa propre bave, son mouvement crée un écoulement qui adoucit le cisaillement, ce qui réduit en fait la viscosité de la bave, facilitant ainsi sa fuite. En effet, la nappe visqueuse s’effondre rapidement face au flux amincissant par cisaillement.

Les scientifiques étudient encore le mécanisme exact par lequel la myxine produit la substance collante. Des travaux antérieurs ont montré que l’eau de mer est essentielle à la formation de boue et que les surfaces des myxines peuvent se désintégrer spontanément si les ions de l’eau de mer mélangent les adhésifs qui maintiennent les brins fibreux ensemble dans les écheveaux. Mais les délais sont également importants. étude 2014, par exemple, a montré que toute désintégration spontanée des peaux prendrait plusieurs minutes, cependant, la myxine répandait la substance visqueuse en environ 0,4 seconde.

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une papier 2019 Dans le Journal of the Royal Society Interface, il a été suggéré que le débit d’eau turbulent (en particulier, la traînée causée par une telle turbulence) est un facteur clé. Le mouvement de l’eau entourant les attaques de prédateurs aide à stimuler le processus de défascia. Les écheveaux ont une extrémité libre. L’attirer conduit à la désintégration. Mais les nuages ​​d’eau qui coule avec l’apparition d’un prédateur rendent ce processus encore plus rapide.

Ce nouvel article résume les résultats des recherches récentes de Douglas Fudge, un biologiste marin de l’Université Chapman qui a été étude de myxine et les propriétés de la boue pendant des années. Par exemple, en 2012, alors qu’il était à l’Université de Guelph, le laboratoire de Fudge[[ » 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).

Hagfish gland thread cells vary by 50-fold in volume as body length varies between 10 and 128 cm.
Enlarge / Hagfish gland thread cells vary by 50-fold in volume as body length varies between 10 and 128 cm.

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.

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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] Il se condense avec leurs voisins dans une superstructure beaucoup plus grande de fibres intracellulaires. « 

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Alors, qu’en est-il de cette fonction de mise à l’échelle – et des brins plus larges qui en résultent – qui pourrait fournir un avantage évolutif ? « Il existe plusieurs façons dont les fils plus gros peuvent être bénéfiques pour les myxines plus grosses » Il a dit des bêtises. « Des filaments plus épais peuvent résister à plus de force avant de se briser et rendent la bave plus forte et mieux capable de survivre sur les branchies d’un gros poisson prédateur robuste. Les filaments longs ont un avantage similaire en ce sens qu’ils peuvent s’étendre sur de plus grandes distances entre les arcs branchiaux de plus gros prédateurs. Les brins plus longs sont également plus susceptibles de produire de plus grandes quantités de boue, ce qui améliore son utilisation comme moyen de dissuasion contre les grands prédateurs.

Les études futures se concentreront sur l’étude de la manière dont chaque filament assemble une structure aussi complexe en une petite cellule, D’après Yu.

DOI : biologie actuelle, 2021. 10.1016 / j.cub.2021.08.066 (À propos des DOI).

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