Ukwiały, te zwierzęta, które przy pierwszym spotkaniu wyglądają jak rośliny, potrafią z zawrotną prędkością strzelać jadowitymi żądłami. W rzeczywistości są tak niezwykle szybkie, że dopiero teraz szczegółowo zbadano architekturę tych broni naturalnych.
W tym artykule dowiesz się szczegółowo, jak działa ten cały proces fotografowania. Nie przegap niczego, bo tutaj masz dowód, że złożoność może istnieć w najmniejszych rzeczach i najbardziej obcych naszej percepcji. Zaczynajmy.
Co to jest ukwiał?
Pierwszą rzeczą będzie dowiedzieć się więcej o zwierzętach, które są bohaterami badania.Zawilce to parzydełkowce należące do rzędu Actiniaria i są krewnymi koralowców i meduz. Jak wskazuje ich nazwa, zamieszkują morza; konkretnie na dole, gdzie przyczepiają się do podłoża lub skał dzięki tarczy pedału.
Są to pojedyncze polipy, które wznoszą się ponad jego cylindryczne ciało i rozciągają swoje macki wokół krążka ustnego, gdzie znajduje się otwór do układu pokarmowego. To właśnie w tych mackach znajduje się ich broń, nematocysty.
Nematocysty, wysoce złożona broń naturalna
Nematocysta, zwana także cnid, jest subkomórkową organellą stworzoną przez cnidocyty, komórki wyspecjalizowane w tworzeniu tych żądeł. Występują one w ogóle u parzydełkowców, nie tylko w ukwiałach, dlatego też można o nich przeczytać, jeśli dokumentuje się np. jadowite meduzy.
Ponieważ ich celem jest zaszczepienie jadu (lub zakotwiczenie na dnie oceanu w przypadku prądu), nematocysty mają kształt cienkiej kapsułki przymocowanej do cylindrycznej nici. Niektóre z nich mają małe kolce, które działają jak harpun, to znaczy łatwo wbijają się w ofiarę, ale nie wychodzą.
Nie wszystkie nematocysty mają drzazgi, ponieważ niektóre są stworzone do przebijania skóry ofiary i szybkiego cofania się.
Tajemnica, w jaki sposób ukwiały wystrzeliwują swoje żądła, została ujawniona
Ten proces, w którym parzydełkowce wystrzeliwują swoje nematocysty, jest tak szybki, że mieliśmy tylko ogólne pojęcie o tym, jak działa u ukwiałów. W czerwcu 2022 r. został w pełni szczegółowy, zarówno mechanizm, jak i architektura, jak stwierdzono w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature.
Gatunek wykorzystany w eksperymencie to Nematostella vectensis, występujący w słonych lagunach i płytkich ujściach rzek u zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych.Jego macki są uzbrojone w setki jadowitych żądeł (nematocyst), które pomagają temu ukwiałowi polować na zdobycz, w tym krewetki i plankton w jego środowisku.
Nematostella vectensis jest w stanie złapać pokarm w setną część sekundy. Jak można sobie wyobrazić, potrzeba było trochę pomysłowości i nowoczesnej technologii, aby w szczegółach docenić cały proces.
Mechanika odpalania nematocyst
Aby zarejestrować cały proces, w którym te ukwiały wystrzeliwały swoje żądła, naukowcy wykorzystali barwnik fluorescencyjny wszczepiony do ciał zwierząt i technologię skaningowej mikroskopii elektronowej. W ten sposób uzyskali trójwymiarową rekonstrukcję całego procesu.
Nić, która wyłania się z żądła, jest odpowiedzialna za zaszczepienie trucizny. Przed opuszczeniem nematocytu jest on zwijany wokół centralnej osi. Ta oś jest tą, która jest wyzwalana przez bodźce mechaniczne, rozciągając się i obracając jak skarpeta.Dzięki temu impulsowi włókno zawierające truciznę biegnie w kierunku końca strzały, wnikając wraz z nią w ciało ofiary.
Szybkość wydalania nematocysty jest spowodowana wzrostem ciśnienia osmotycznego w kapsułce.
Kiedy ukwiał morski Nematostella vectensis wystrzeliwuje swoje żądło w ten sposób, traci je. Następnie musi go odtworzyć, w procesie przeprowadzanym przez komórki zwane nematocytami. Są to również kapsułki, które eksplodują, uwalniając nematocystę.
Ważność tego odkrycia
To badanie pokazuje złożoność mechanizmu odpalania nematocysty, która działa jako samoorganizująca się mikrostruktura biologiczna. Szczegółowe poznanie całego tego procesu nie tylko ujawnia kolejną tajemnicę natury, ale także otwiera całe pole badań, w którym ludzie po raz kolejny naśladują go, aby poprawić swoje życie.
Te wysoce zaawansowane organelle stanowią idealny model dla urządzeń w mikroskali. Na przykład technologia medyczna bardzo skorzystałaby na urządzeniu na skalę mikroskopową, które wystrzeliwuje substancje przy określonych bodźcach.
W tego typu badaniach jest dowód na to, że musimy kontynuować poszukiwania w tych płaszczyznach, które są poza naszą percepcją. Uwolnienie się od przekonania, że jesteśmy najbardziej złożonymi istotami na Ziemi, jest kluczem do dalszego rozumienia świata i poprawy naszego życia.