Sjösippor, de djur som ser ut som växter när de träffas första gången, kan skjuta giftiga stingers i rasande fart. Faktum är att de är så extremt snabba att det inte har varit förrän nu som arkitekturen hos dessa naturvapen har studerats i detalj.
I den här artikeln kommer du att se i detalj hur hela den här fotograferingsprocessen fungerar. Missa inget, för här har du demonstrationen att komplexitet kan existera i de minsta saker och mest främmande för vår uppfattning. Låt oss börja.
Vad är en havsanemon?
Det första blir att lära sig mer om djuren som är huvudpersonerna i studien.Anemoner är cnidarians som tillhör ordningen Actiniaria och är släktingar till koraller och maneter. Som deras namn antyder, bor de i havet; speciellt längst ner, där de fäster vid underlaget eller stenar tack vare sin pedalskiva.
Dessa är ensamma polyper som reser sig över dess cylindriska kropp för att sträcka ut tentaklarna runt munskivan, där öppningen till matsmältningssystemet finns. Det är i dessa tentakler som deras vapen finns, nematocysterna.
Nematocyster, mycket komplexa naturvapen
En nematocyst, även kallad cnid, är en subcellulär organell som skapas av cnidocyter, celler som är specialiserade på att skapa dessa stingers. De finns hos cnidarians i allmänhet, inte bara hos anemoner, så du kan också läsa om dem om du dokumenterar till exempel giftiga maneter.
Eftersom deras mål är att inokulera gift (eller förankra till havsbotten i händelse av en ström), är nematocyster formade som en tunn kapsel fäst vid en rörformad tråd. Vissa av dem har små spikar som fungerar som en harpun, det vill säga de tränger lätt in i bytet men kommer inte ut.
Alla nematocyster har inte spikler, eftersom vissa är gjorda för att tränga igenom byteshuden och snabbt dra sig tillbaka.
Mysteriet med hur havsanemoner avfyrar sina stick har avslöjats
Denna process, i vilken cnidarians avfyrar sina nematocyster, är så snabb att vi bara hade en grov uppfattning om hur det fungerar i havsanemoner. I juni 2022 var det fullständigt detaljerat, både mekanismen och arkitekturen, vilket framgår av studien publicerad i tidskriften Nature.
Arten som användes för experimentet var Nematostella vectensis, inhemsk i s alta laguner och grunda flodmynningar utanför USA:s västkust.Dess tentakler är beväpnade med hundratals giftiga stingers (nematocyster) som hjälper denna havsanemon att jaga sitt byte, inklusive räkor och plankton i sin miljö.
Nematostella vectensis kan fånga sin mat på en hundradels sekund. Som du kan föreställa dig behövdes lite uppfinningsrikedom och modern teknik för att uppskatta hela processen i detalj.
Mekaniken bakom nematocystbränning
För att registrera hela processen genom vilken dessa havsanemoner utlöste sina stick använde forskarna ett fluorescerande färgämne som inokulerats i djurens kroppar och skanningselektronmikroskopiteknik. Det var så de åstadkom en tredimensionell rekonstruktion av hela processen.
Tråden som kommer fram ur sticket ansvarar för att inokulera giftet. Innan den lämnar nematocyten lindas den runt en central axel. Denna axel är den som triggas av mekaniska stimuli, som sträcker sig och vänder sig som en strumpa.Tack vare denna impuls rinner glödtråden som innehåller giftet mot änden av skaftet och går in i offrets kropp tillsammans med den.
Netocystens urladdningshastighet beror på uppbyggnaden av osmotiskt tryck i kapseln.
När havsanemonen Nematostella vectensis skjuter sitt stick på det här sättet tappar den det. Sedan måste den återskapa en, en process som utförs av celler som kallas nematocyter. Dessa är också kapslarna som exploderar för att frigöra nematocysten.
Vikten av denna upptäckt
Denna studie demonstrerar komplexiteten i avfyringsmekanismen hos nematocysten, som fungerar som en självmonterad biologisk mikrostruktur. Att känna till hela denna process i detalj avslöjar inte bara ett annat naturmysterium, utan öppnar också ett helt studiefält där människor återigen imiterar det för att förbättra våra liv.
Dessa mycket sofistikerade organeller är en idealisk modell för enheter i mikroskala. Medicinsk teknik, till exempel, skulle ha stor nytta av en apparat i mikroskopisk skala som avfyrar ämnen vid vissa stimuli.
I den här typen av studier finns det bevis på att vi måste fortsätta leta på de plan som ligger utanför vår uppfattning. Att befria oss från tanken att vi är de mest komplexa varelserna på jorden är nyckeln till att fortsätta förstå världen och förbättra våra liv.