Desde antes de que los dinosaurios vagaran por la Tierra, las medusas han habitado los océanos durante aproximadamente 650 millones de años. Durante este período expansivo, sus células punzantes, llamadas nematocitos, han evolucionado para convertirse en una de las herramientas de depredación más eficientes del mundo. Los nematocistos consistende una cápsula y un túbulo plegado, y utilizamos alta presión y aceleración para defensa y locomoción y, lo que es más importante, para capturar presas. Se identificaron inconsistencias en una explicación conceptual previa del mecanismo de la célula punzante usando un sistema microfluídico y modelos matemáticos.
Los investigadores Uri Shavit, Sinwook Park y Gilad Yossifon en el Instituto Tecnológico Technion-Israel, en colaboración con Gadi Piriantinskiy y Tamar Lotan en la Universidad de Haifa, compartirán su modelo matemático en la 70ª reunión anual de la División de la Sociedad Estadounidense de FísicaFluid Dynamics, que se llevará a cabo del 19 al 21 de noviembre de 2017 en Denver, Colorado. El modelo demuestra cómo las modificaciones ambientales pueden reducir el impacto de la capacidad de picadura de medusa.
Tanto el modelo anterior como el nuevo se basan en la acumulación de potencial osmótico por poli-γ-glutamato pγGlu. Esto es lo que genera la propulsión necesaria para alargar el túbulo y penetrar en sus presas. El alto potencial osmótico interno proporcionapresión, y por lo tanto las fuerzas, necesarias para la expulsión y el alargamiento, alcanzando una aceleración reportada de 50 millones de metros por segundo al cuadrado, alrededor de 50 veces más rápido que la aceleración de una bala.
"[D] urante el alargamiento, el túbulo extrae la alta concentración inicial de pγGlu de la cápsula y, como resultado, la cápsula pierde su capacidad de completar el alargamiento del túbulo antes de alcanzar el objetivo", dijo Shavit. "Hasta ahora, las personaspensamos que las cápsulas actúan como una bomba osmótica que empuja el túbulo hacia adelante. Sin embargo, utilizando una plataforma de microfluídica especialmente diseñada, descubrimos que el alto potencial osmótico se encuentra en el borde frontal del túbulo. El modelo matemático confirmó que la concentración más alta de pγGlu está enla punta penetrante del túbulo que se jala como una locomotora que jala vagones de ferrocarril ".
El Mar Mediterráneo siempre ha sido el hogar de una población nativa de medusas; sin embargo, desde la década de 1970, las devastadoras floraciones de las picantes medusas Rhopilema nomadica han afectado gravemente a las industrias del turismo y la pesca en Israel y en otros lugares. Las bandadas de miles de medusas que ingresan a las actividades recreativaslas áreas limitan el tiempo de natación en el océano, al tiempo que presentan el riesgo de picaduras dañinas y asustan a los bañistas.
"Si entendemos mejor el mecanismo de los nematocitos, podríamos manejar mejor el problema", dijo Shavit. "Las modificaciones del entorno inmediato a lo largo de la ruta del túbulo tienen el potencial de ralentizar el proceso de picadura, reducir su dramáticoimpacto y proporcionar protección contra la picadura de medusa ".
Los nuevos hallazgos mejoran la comprensión de las posibles estrategias de defensa de presas y abren la puerta para el uso potencial de métodos similares basados en osmóticos para la producción de nanotubos y la entrega de fármacos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cita esta página :