Mikroskopiskā līmenī fizika var kļūt ļoti dīvaina. Sīkiem radījumiem, kas dzīvo šādā mērogā, šīs ekscentritātes ļauj tām attīstīties, neskatoties uz to lielumu, tostarp tārps, ko pētnieki dēvē par vienu no “mazākajiem, labākajiem lēcējiem pasaulē”.
Par nesen publicēto rakstu Proceedings of the National Academy of Sciencespētnieki pētīja “tārpu uzlādes mehānisma” dīvaino fiziku, kas ļauj S. carpocapsaeparazītisks apaļtārps, lai uzlēktu uz gaisa upuri, izmantojot statisko elektrību.
Kad mazais tārps jeb nematode sajūt virsū lidojošu kukaini, tas saritinās cilpā un uzlec pat 25 reizes augstāk par ķermeņa garumu, kas ir “līdzvērtīgs tam, ka cilvēks lec augstāk par 10 stāvu ēku”, norāda pētnieki. Lēciena laikā tie var griezties līdz 1000 reižu sekundē.
“Es uzskatu, ka šīs nematodes ir dažas no mazākajām un labākajām lēcējām pasaulē,” sacīja Viktors Ortega-Džimeness, pētījuma vecākais autors un biologs no Kalifornijas Universitātes Bērklijā. atbrīvot. “Jūs varētu sagaidīt lielus atklājumus lielos dzīvniekos, taču mazajiem dzīvniekiem ir arī daudz interesantu noslēpumu.”
“Izmantojot fiziku, mēs uzzinājām kaut ko jaunu un interesantu par adaptīvo stratēģiju organismā,” piebilda Ranjiangshang Ran, pētījuma līdzautors un Emory universitātes pēcdoktorantūras pētnieks.
Statiskā elektrība dabā
Statiskā elektrība attiecas uz elektriskā lādiņa uzkrāšanos uz virsmas, kas var izraisīt ātru, īsu izlādi, kad divas virsmas tiek berzētas kopā. Jauno atklājumu komandai bija iepriekš veiktas pētījumi par statiskās elektrības jeb elektrostatikas lomu dažādās savvaļas dzīvnieku izdzīvošanas stratēģijās.
Piemēram, ērces izmanto dzīvnieka kažokā esošo statisko elektrību, lai iekļūtu dzīvniekā, savukārt zirnekļu tīkli elektrostatiski notver laupījumu, izmantojot līdzīgus principus. No šī darba pētnieki izstrādāja metodi, lai kontrolētu sīku radījumu elektrisko potenciālu, kas ļāva viņiem izpētīt nematodu aerodinamiku.
Šokējošs mednieks
Eksperimentā pētnieki atzīmēja, kā augļu mušas — bieži sastopamas nematožu saimnieks — gaisā radīja simtiem voltu, vienkārši plivinot spārnus. Lai izmērītu un kontrolētu precīzu spriegumu, komanda pielīmēja sīkus vadus katras augļu mušiņas aizmugurē.
Attiecībā uz nematodēm komanda izmantoja samitrinātu papīru, lai radītu tārpu lēcienus izraisošus apstākļus, sniedzot tiem gaisa papūtu kā “uzmundrinājumu” pirms lēciena, kā pētnieki atzīmēja paziņojumā presei. Dažos eksperimentos neliels vēja tunelis pievienoja videi maigu vēju, lai atkārtotu dabiskākus apstākļus.
Lēcieni fiksēti, izmantojot īpašu ātrgaitas kameru, kas fiksēja tārpu mikroskopiskās trajektorijas ar ātrumu 10 000 kadru sekundē. Pēc tam komanda veica skaitļošanas algoritmus par iespējamiem faktoriem, lai aprēķinātu tārpa trajektoriju, piemēram, kopējo spriegumu, palaišanas ātrumu vai vilkšanas spēku, kas ir tipiski lidojošiem objektiem.
Viņi atklāja, ka augļu mušai, kas ģenerē dažus simtus voltu, lēca tārps, lai radītu pretēju lādiņu. Tas vēlāk palielināja iespēju, ka tārps veiksmīgi piezemēsies uz sava upura. Tomēr bez elektrostatikas tikai viena no 19 tārpu trajektorijām nokļuva līdz kukaiņam.
Tārpi ir patiešām forši
Lai būtu skaidrs, tārpi lecot daudz riskē, jo pati darbība patērē daudz enerģijas un pakļauj tos plēsonības vai izžūšanas riskam gaisā. Tas liek domāt, ka “bez elektrostatikas nebūtu jēgas, ka šajos tārpos būtu attīstījusies šī lēkājošā plēsonīgā uzvedība,” skaidroja Rans.
Tas nozīmē, ka lietas iegūst drausmīgu pagriezienu, kad nematodes nofiksējas savā mērķī — vismaz no jaunā saimnieka perspektīvas. Pēc nolaišanās tārpi iekļūst kukaiņu ķermenī caur jebkuru dabisku atveri. Pēc tam tas atbrīvo simbiotiskas baktērijas, kas ātri nogalina saimniekorganismu, parasti 48 stundu laikā. Parazīts turpina baroties ar baktērijām un saimniekorganismu pēcnāves laikā, dējot olas līķa iekšpusē.
Morbid, jā. Guess, kā liecina jaunie atklājumi, tas ir pilns ar aizraujošiem bioloģijas un fizikas krustpunktiem!
