Bagaimana hagfish bersembunyi di sedimen laut dalam

Hagfish yang sederhana adalah makhluk jelek, berwarna abu-abu, mirip belut yang dikenal karena kemampuannya mengeluarkan awan lendir lengket ke predator yang tidak menaruh curiga, menyumbat insangnya, dan mencekik predator tersebut. Itu sebabnya disebut dengan penuh kasih sayang “Ingus ular“Hagfish juga suka menggali sedimen laut dalam, namun para ilmuwan belum dapat mengamati secara tepat bagaimana mereka melakukannya karena sedimen keruh menghalangi pandangan.” Para peneliti di Universitas Chapman membangun tangki khusus dari gelatin bening untuk mengatasi hal ini tantang dan dapatkan gambaran lengkap tentang perilaku menggali mereka, menurut A Kertas baru Diterbitkan dalam Jurnal Biologi Eksperimental.

“Kami sudah lama mengetahui bahwa hagfish dapat bersembunyi di sedimen lunak, tapi kami tidak tahu bagaimana mereka melakukannya.” kata rekan penulis Douglas Fudgeseorang ahli biologi kelautan yang Dia mengepalai laboratorium Di Chapman dia mengabdikan dirinya untuk mempelajari hagfish. “Dengan mempelajari cara membuat hagfish secara sukarela masuk ke dalam gelatin bening, kami dapat melihat proses ini untuk pertama kalinya.”

Seperti disebutkan sebelumnya, para ilmuwan memang demikian Studi tentang lendir hagfish Selama bertahun-tahun karena merupakan bahan yang tidak biasa. Ini tidak seperti lendir, yang lama kelamaan mengering dan mengeras. Lendir hagfish tetap lengket, sehingga konsistensinya seperti gelatin setengah mengeras. Hal ini disebabkan adanya serat panjang seperti benang pada slime, serta protein dan gula yang membentuk musin, komponen utama lainnya. Serat-serat ini dipelintir menjadi “jumbai” yang menyerupai bola-bola benang. Ketika hagfish melepaskan sejumlah zat lengket, benangnya terlepas dan bergabung dengan air garam, sehingga meledak lebih dari 10.000 kali volume aslinya.

Dari sudut pandang bahan, lendir hagfish adalah bahan menarik yang mungkin suatu hari nanti terbukti berguna untuk perangkat biomedis, menenun kain ringan namun kuat untuk Lycra alami atau jaket antipeluru, atau melumasi bor industri yang cenderung tersumbat di tanah dalam dan sedimen. Pada tahun 2016, sekelompok peneliti Swiss Ia mempelajari sifat-sifat cairan yang tidak biasa Dari lendir hagfish, dengan penekanan khusus pada bagaimana sifat-sifat tersebut memberikan dua keuntungan berbeda: membantu hewan mempertahankan diri dari pemangsa dan mengikat dirinya untuk melepaskan diri dari lendirnya sendiri.

Lendir Hagfish adalah cairan non-Newtonian dan tidak biasa karena sifatnya yang sangat tebal dan tipis. Sebagian besar predator hagfish menggunakan makanan isap, sehingga menciptakan aliran geser searah yang tebal yang lebih baik untuk menghalangi insang dan mencekik predator tersebut. Namun jika hagfish perlu keluar dari kotorannya sendiri, gerakan tubuhnya menciptakan aliran tipis, sehingga menghancurkan jaringan sel-sel lengket yang membentuk kotoran tersebut.

Itu omong kosong Studi tentang ikan hagfish Dan khasiat slimenya bertahun-tahun. Misalnya saja pada tahun 2012, saat ia masih di Universitas Guelph, lab milik Fudge Berhasil dipanen Lendir hagfish, dilarutkan dalam cairan, kemudian “dipintal” menjadi benang yang kuat namun elastis, seperti pemintalan sutra. Filamen ini berpotensi menggantikan serat berbahan dasar minyak bumi yang saat ini digunakan pada helm keselamatan atau rompi Kevlar, dan aplikasi potensial lainnya. Dan pada tahun 2021, timnya Menemukannya Lendir yang dihasilkan oleh hagfish yang lebih besar mengandung sel-sel yang jauh lebih besar daripada lendir yang dihasilkan oleh hagfish yang lebih kecil – sebuah contoh yang tidak biasa dari ukuran sel yang meningkat seiring dengan bertambahnya ukuran tubuh di alam.

Solusi sedimen

Kali ini, tim Fudge mengalihkan perhatiannya untuk menggali hagfish. Selain menyoroti perilaku reproduksi hagfish, penelitian ini juga dapat memberikan implikasi ekologis yang lebih luas. Menurut penulis, penggalian merupakan faktor penting dalam pergantian sedimen, sedangkan aerasi liang mengubah kimia sedimen sehingga dapat mengandung lebih banyak oksigen. Hal ini, pada gilirannya, akan mengubah organisme yang mungkin tumbuh subur di sedimen tersebut. Memahami mekanisme penggalian juga dapat membantu dalam desain robot penggali lunak.

Namun pertama-tama, tim Fudge harus mencari cara untuk melihat menembus sedimen untuk mengamati perilaku menggali. Ilmuwan lain yang mempelajari berbagai hewan mengandalkan substrat transparan seperti mineral kriolit atau hidrogel gelatin, yang terakhir telah berhasil digunakan untuk mengamati perilaku cacing polychaete. Omong kosong dkk. Dia memilih agar-agar sebagai pengganti sedimen yang ditempatkan di tiga ruangan akrilik bening khusus. Mereka kemudian memfilmkan perilaku menggali gelatin dari 25 hagfish yang dipilih secara acak.

Hal ini memungkinkan Fudge dkk. Untuk mengidentifikasi dua fase gerakan berbeda yang digunakan hagfish untuk membuat liang berbentuk U. Pertama, ada fase “mematuk”, di mana hagfish berenang dengan penuh semangat sambil menggerakkan kepalanya dari sisi ke sisi. Hal ini tidak hanya mendorong hagfish maju, tetapi juga membantu memecah gelatin menjadi beberapa bagian. Ini mungkin cara hagfish mengatasi tantangan dalam menciptakan bukaan pada sedimen (atau substrat agar-agar) yang dapat dilaluinya untuk bergerak.

Berikutnya adalah fase “geliat”, yang tampaknya didukung oleh “konsertina internal” yang umum terjadi pada ular. Ini melibatkan pemendekan dan pemanjangan tubuh secara paksa, selain memberikan kekuatan lateral pada dinding untuk menopang dan memperluas liang. “Seekor ular yang menggunakan gerakan berduri akan membuat kemajuan yang stabil melalui saluran sempit atau liang melalui gelombang pemanjangan dan pemendekan yang bergantian,” tulis para penulis, dan kulit hagfish yang lepas sangat cocok untuk strategi semacam itu. Fase penghindaran berlanjut hingga hagfish yang menggali menjulurkan kepalanya keluar dari substrat. Hagfish rata-rata membutuhkan waktu sekitar tujuh menit atau lebih untuk menyelesaikan liangnya.

Tentu saja ada beberapa peringatan. Dinding wadah akrilik mungkin mempengaruhi perilaku penggalian di laboratorium, atau morfologi akhir liang. Para penulis merekomendasikan untuk mereplikasi percobaan menggunakan sedimen dari habitat alami, dan melakukan videografi sinar-X pada hagfish yang ditanamkan tag radio untuk menangkap pergerakan. Ukuran tubuh dan jenis substrat juga dapat mempengaruhi perilaku menggali. Namun secara keseluruhan, mereka percaya bahwa pengamatan mereka “merupakan representasi akurat tentang bagaimana hagfish berkembang biak dan bergerak di dalam liang di alam liar.”

doi: Jurnal Biologi Eksperimental, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Tentang ID digital).