Como o peixe-bruxa se enterra nos sedimentos do fundo do mar

O humilde peixe-bruxa é uma criatura feia, cinzenta, parecida com uma enguia, conhecida por sua capacidade de liberar uma nuvem de gosma pegajosa sobre predadores desavisados, obstruindo suas guelras e sufocando esses predadores. É por isso que é carinhosamente chamado de “Ranho de cobra“Os peixes-bruxas também gostam de se enterrar nos sedimentos do fundo do mar, mas os cientistas não conseguiram observar com precisão como o fazem porque os sedimentos turvos obscurecem a visão.” Pesquisadores da Universidade Chapman construíram um tanque especial de gelatina transparente para superar esse desafio. e obter uma visão completa de seu comportamento de escavação, de acordo com A. Novo papel Publicado no Journal of Experimental Biology.

“Sabemos há muito tempo que os peixes-bruxa podem cavar em sedimentos moles, mas não tínhamos ideia de como eles faziam isso.” disse o co-autor Douglas Fudgeum biólogo marinho que Ele dirige o laboratório Na Chapman, ele se dedicou ao estudo do peixe-bruxa. “Ao aprender como fazer o peixe-bruxa se enterrar voluntariamente na gelatina transparente, pudemos dar uma primeira olhada nesse processo.”

Como mencionado anteriormente, os cientistas Estudo do lodo do peixe-bruxa Há anos porque é um material incomum. Não é como o muco, que seca e endurece com o tempo. O muco do peixe-bruxa permanece pegajoso, dando-lhe a consistência de gelatina semi-endurecida. Isso se deve à presença de fibras longas e semelhantes a fios no lodo, bem como às proteínas e açúcares que compõem a mucina, o outro componente principal. Essas fibras são torcidas em “tufos” que lembram novelos de lã. Quando um peixe-bruxa libera uma dose de substância pegajosa, os fios se desenrolam e se combinam com a água salgada, explodindo mais de 10 mil vezes seu volume original.

Do ponto de vista dos materiais, o muco do peixe-bruxa é um material fascinante que pode um dia ser útil para dispositivos biomédicos, tecendo tecidos leves, mas fortes, para Lycra natural ou jaquetas à prova de balas, ou lubrificando brocas industriais que tendem a ficar obstruídas em solos profundos e sedimentos. Em 2016, um grupo de pesquisadores suíços Ele estudou as propriedades de líquidos incomuns Do lodo do peixe-bruxa, com especial ênfase em como essas propriedades proporcionam duas vantagens distintas: ajudar o animal a se defender dos predadores e amarrar-se em nós para escapar do próprio lodo.

O muco do Hagfish é um fluido não newtoniano e é incomum por ser de natureza espessa e fina. A maioria dos predadores do peixe-bruxa usa alimentação por sucção, criando um fluxo de cisalhamento espesso e unidirecional que é melhor para bloquear as guelras e sufocar os predadores. Mas se o peixe-bruxa precisa sair de sua própria gosma, os movimentos de seu corpo criam um fluxo fino, colapsando a rede de células pegajosas que compõem a gosma.

Foi uma besteira Estudo do peixe-bruxa E as propriedades de seu lodo há anos. Por exemplo, em 2012, quando ele estava na Universidade de Guelph, o laboratório de Fudge Colhido com sucesso Muco de peixe-bruxa, dissolvido em um líquido, então “fiado” em um fio forte, mas elástico, muito parecido com seda fiada. Esses filamentos poderiam potencialmente substituir as fibras à base de petróleo atualmente utilizadas em capacetes de segurança ou coletes de Kevlar, entre outras aplicações potenciais. E em 2021, sua equipe Encontrei O limo produzido pelo peixe-bruxa maior contém células muito maiores do que o limo produzido pelo peixe-bruxa menor – um exemplo incomum de tamanho celular que aumenta com o tamanho do corpo na natureza.

Solução sedimentar

Desta vez, a equipe de Fudge voltou sua atenção para escavar peixes-bruxa. Além de esclarecer o comportamento reprodutivo dos peixes-bruxa, a pesquisa também poderia ter implicações ecológicas mais amplas. Segundo os autores, a escavação é um fator importante na renovação dos sedimentos, enquanto a aeração da toca altera a química do sedimento para que ele possa conter mais oxigênio. Isto, por sua vez, mudaria os organismos que provavelmente prosperarão nesses sedimentos. Compreender os mecanismos de escavação também pode ajudar no projeto de robôs de escavação suave.

Mas primeiro, a equipa de Fudge teve de descobrir como ver através do sedimento para observar o comportamento de escavação. Outros cientistas que estudam diferentes animais confiaram em substratos transparentes, como criolita mineral ou hidrogéis de gelatina, este último tem sido usado com sucesso para observar o comportamento de vermes poliquetas. Bobagem et al. Ela escolheu a gelatina como substituto do sedimento alojado em três salas personalizadas de acrílico transparente. Eles então filmaram o comportamento de escavação de gelatina de 25 peixes-bruxa selecionados aleatoriamente.

Isso permitiu que Fudge et al. Para identificar duas fases distintas de movimento que os peixes-bruxa usam para criar suas tocas em forma de U. Primeiro, há a fase de “bicar”, na qual o peixe-bruxa nada vigorosamente enquanto move a cabeça de um lado para o outro. Isso não apenas impulsiona o peixe-bruxa para frente, mas também ajuda a quebrar a gelatina em pedaços. Talvez seja assim que o peixe-bruxa supera o desafio de criar uma abertura no sedimento (ou substrato gelatinoso) através da qual possa se mover.

Em seguida vem a fase de “contorção”, que parece ser sustentada por uma “concordina interna” comum em cobras. Envolve encurtar e alongar o corpo com força, além de exercer forças laterais nas paredes para sustentar e expandir a toca. “Uma cobra que usa movimentos farpados fará progressos constantes através de um canal estreito ou escavará através de ondas alternadas de alongamento e encurtamento”, escreveram os autores, e a pele solta do peixe-bruxa é adequada para tal estratégia. A fase de evasão continua até que o peixe-bruxa escavador coloque a cabeça para fora do substrato. O peixe-bruxa levou cerca de sete minutos ou mais, em média, para completar sua toca.

Claro que existem algumas ressalvas. As paredes do recipiente de acrílico podem ter influenciado o comportamento de escavação em laboratório, ou a morfologia final das tocas. Os autores recomendam replicar os experimentos usando sedimentos de habitats naturais e realizar videografia de raios X de peixes-bruxa implantados com etiquetas de rádio para capturar movimentos. O tamanho do corpo e o tipo de substrato também podem afetar o comportamento de escavação. Mas, no geral, eles acreditam que as suas observações “são uma representação precisa de como os peixes-bruxa se reproduzem e se movem dentro de tocas na natureza”.

doi: Jornal de Biologia Experimental, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Sobre IDs digitais).