Nematoda Melompati Lebah Melalui Medan Listrik – Ars Technica

nematoda (C.elegans) melompati seekor lebah di sepanjang medan listrik tunggangan. Kredit: Chiba et al., 2023

Ilmuwan Jepang yang bekerja dengan nematoda (C.elegans) Suatu hari, beberapa cacing yang tumbuh di laboratorium secara misterius tetap menempel di tutup cawan petri alih-alih agar makanan anjing tempat mereka awalnya ditempatkan. Penasaran, mereka melakukan percobaan untuk melihat bagaimana cacing berpindah dari satu titik ke titik lain dalam waktu kurang dari satu detik.

Para peneliti menemukan bahwa, alih-alih merayapi dinding piringan, cacing-cacing itu melompat dari dasar piringan ke tutupnya – dan mereka menggunakan medan listrik untuk melakukannya. Mereka bahkan dapat melompat dari cawan petri ke lebah, baik secara individu maupun dalam kelompok besar. Kelompok tersebut menggambarkan pekerjaan mereka di daun baru Diterbitkan di Biologi Saat Ini.

“Penyerbuk, seperti serangga dan burung kolibri, diketahui bermuatan listrik, dan serbuk sari diduga tertarik ke medan listrik yang dibentuk oleh penyerbuk dan tanaman,” kata rekan penulis Takuma Souji, seorang ahli biofisika di Universitas Hiroshima di Jepang. “Namun, tidak sepenuhnya jelas apakah medan listrik digunakan untuk interaksi antara hewan darat yang berbeda.”

Para penulis menulis bahwa interaksi antara organisme yang berbeda “sangat membentuk struktur dan fungsi komunitas ekologi dan ekosistem.” Spesies yang berbeda dapat bergantung pada pemicu lingkungan yang berbeda: reaksi kimia antara serangga dan tumbuhan, misalnya; persepsi visual untuk melihat mangsa dan memilih makanan yang disukai; dan kemampuan untuk mendeteksi energi mekanik dari hewan lain. Lalu ada interaksi elektrostatik. Selain penyerbuk, penulis mencatat bahwa banyak spesies ikan menggunakan medan listrik untuk merasakan mangsa dan predator. dan laba-laba yang terlalu besar – diabadikan dalam karya klasik anak-anak E.B. White Jaringan Charlotte– Lepaskan benang sutera untuk membentuk parasut dan melayang di udara.

Bagaimana laba-laba melakukan ini? Salah satu hipotesisnya adalah jaring laba-laba memiliki muatan listrik statis yang berinteraksi dengan medan listrik vertikal yang lemah di atmosfer. Hipotesis yang bersaing adalah bahwa saat udara menghangat saat matahari terbit, benang sutra dipancarkan oleh laba-laba untuk memutar “payung” mereka untuk menangkap aliran udara ke atas (updraft) konveksi yang disebabkan oleh gradien suhu. A Studi 2018 menemukan bahwa laba-laba tampaknya mampu mendeteksi medan listrik dalam kondisi atmosfer normal. Ini mengarah pada perilaku balon, dan medan listrik memberikan kekuatan yang cukup untuk menghasilkan daya angkat. tahun lalu, Fisikawan menunjukkan Dari simulasi numerik 3D, setidaknya untuk laba-laba kecil, medan listrik sudah cukup untuk menghasilkan daya angkat yang cukup tanpa bantuan arus udara.

Salah satu alasan interaksi antarspesies memiliki efek yang begitu kuat pada ekosistem adalah karena mereka membantu penyebaran hewan, yang oleh Charles Darwin dianggap penting untuk evolusi dan perluasan spesies. Ketika satu spesies bergantung pada yang lain untuk penyebaran seperti itu, itu dikenal sebagai penyebaran manusia. Hewan kecil tanpa sayap dan kaki, seperti cacing, sering menempel pada hewan yang lebih besar, melewati hewan seperti serangga dan burung untuk melintasi jarak yang sangat jauh.

C.elegans Itu ditemukan pada berbagai spesies dan tergantung pada jenis phoresy untuk mencapai kisaran ini. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa dalam beberapa kasus, seperti siput dan beberapa serangga, mekanisme penyebarannya agak sederhana. Nematoda terlibat dalam perilaku yang dikenal sebagai “perkusi”, di mana cacing berdiri di atas ekornya, menurunkan tegangan permukaan air tempat nematoda sering ditemukan, sehingga cacing lebih mudah menempel pada inangnya yang tersebar. per suji et al. Hal ini juga meningkatkan frekuensi kontak langsung dengan hewan lain.

Namun, tidak seperti siput dan serangga, serangga terbang seperti lebah secara alami mengumpulkan muatan saat terbang, menghasilkan medan listrik. Sujei dan rekan-rekannya berpendapat bahwa interaksi elektrostatis mungkin menjelaskan mengapa nematoda yang tumbuh di laboratorium terus berakhir di tutup cawan petri. Eksperimen pertama menegaskan bahwa cacing tidak merayapi dinding cawan petri. Beralih ke video berkecepatan tinggi memungkinkan tim untuk menangkap gerakan melompat di kamera dan memastikan cacing bersandar sebelum melakukan lompatan. Cacing juga tidak muncul untuk menghasilkan gaya lompat, yang menunjukkan adanya gaya eksternal yang sedang bekerja.

Untuk melihat apakah gaya luar itu adalah medan listrik, Suji et al. Dia melakukan percobaan lain. Mereka menyematkan susunan penyangga mikro persegi pada permukaan agar, meniru lingkungan tanah alami. Mereka menempatkan sekitar 1.500 cacing pada substrat agar dan kemudian menempatkannya di atas elektroda kaca. Mereka menempatkan elektroda kaca kedua sejajar dengan yang pertama tetapi dipisahkan oleh jarak yang kecil. Kemudian mereka menerapkan upaya untuk mencari tahu apa yang terjadi. Cacing pindah ke elektroda lain hanya ketika muatan diterapkan dan bergerak dengan kecepatan rata-rata 0,86 meter per detik. Ini mendekati kecepatan berjalan manusia, dan kecepatan mereka meningkat saat medan listrik meningkat.

Akhirnya, tim menggosokkan serbuk sari pada lebah untuk menciptakan muatan listrik alami dan menempatkan lebah di dekat cacing. Ketika lebah sudah cukup dekat, cacing berdiri di atas ekornya dan melompat ke arah lebah. Ini bekerja bahkan dengan kelompok cacing yang ditumpuk satu sama lain, dengan satu cacing malang kelebihan beban selama pengangkutan.

Mekanismenya sekarang mungkin sudah jelas, tapi Suji et al. Saya masih tidak yakin persis bagaimana semua ini bekerja. Untunglah, C.elegans Ini adalah organisme yang khas dan hubungan antara gen, perilaku, dan aktivitas sarafnya telah dipelajari secara ekstensif. Oleh karena itu, studi lebih lanjut tentang medan listrik dan perilakunya C.elegans Diharapkan untuk memberikan rincian lebih lanjut tentang mitologi listrik mikroorganisme.”

DOI: Biologi Saat Ini, 2023. 10.1016/j.cub.2023.05.042 (tentang DOI).

Daftar gambar oleh Current Biology / Chiba et al.