El humilde mixino es una fea criatura gris parecida a una anguila mejor conocida por su capacidad de liberar una nube de baba pegajosa sobre depredadores desprevenidos, obstruyendo las branquias y asfixiándolos. Por eso se le llama cariñosamente «moco de serpiente«A los mixinos también les gusta excavar en los sedimentos de aguas profundas, pero los científicos no han podido observar con precisión cómo lo hacen porque el sedimento turbio oscurece la vista. Los investigadores de la Universidad Chapman construyeron un depósito especial con gelatina transparente para superar este desafío y obtener una imagen completa del comportamiento de excavación, según un nuevo papel publicado en la Revista de Biología Experimental.

«Sabemos desde hace mucho tiempo que los mixinos pueden excavar en sedimentos blandos, pero no sabíamos cómo lo hacían». dijo el coautor Douglas Fudgeun biólogo marino que dirige un laboratorio en Chapman dedicado al estudio del mixino. «Al descubrir cómo hacer que los mixinos se entierren voluntariamente en gelatina transparente, pudimos comprender este proceso por primera vez».

Como se informó anteriormente, los científicos han estado estudiar la baba del mixino durante años porque es un material muy inusual. No es como la mucosidad, que se seca y endurece con el tiempo. La baba de mixino permanece viscosa, lo que le da la consistencia de una gelatina medio solidificada. Esto se debe a las fibras largas y filiformes de la baba, además de las proteínas y azúcares que forman la mucina, el otro componente principal. Estas fibras se enrollan formando “ovillos” que parecen ovillos de lana. Cuando el mixino suelta un chorro de baba, las madejas se despliegan y se combinan con el agua salada, hinchándose más de 10.000 veces su tamaño original.

Desde la perspectiva de los materiales, la baba de mixino es una sustancia fascinante que algún día podría resultar útil para dispositivos biomédicos, o para tejer telas ligeras pero resistentes para licra natural o chalecos antibalas, o para lubricar taladros industriales que tienden a obstruirse en suelos profundos y sedimentos. . En 2016, un grupo de investigadores suizos Estudió las propiedades inusuales de los fluidos. de baba de mixino, centrándose específicamente en cómo estas propiedades proporcionaban dos beneficios distintos: ayudar al animal a defenderse contra los depredadores y atarse para escapar de su propia baba.

La baba de mixino es un fluido no newtoniano y es inusual porque es de naturaleza tanto espesante como adelgazante. La mayoría de los depredadores del mixino utilizan la alimentación por succión, que crea un flujo unidireccional que espesa el cizallamiento, para obstruir mejor las branquias y asfixiar a dichos depredadores. Pero si el mixino necesita salir de su propia baba, los movimientos de su cuerpo crean un flujo cada vez más fino, colapsando la red viscosa de células que componen la baba.

dulce de azúcar fue estudiar mixino y las propiedades de su baba durante años. Por ejemplo, en 2012, mientras estudiaba en la Universidad de Guelph, el laboratorio de Fudge cosechado exitosamente Baba de mixino, la disolvía en un líquido y luego la «hilaba» hasta convertirla en un hilo fuerte pero elástico, muy parecido a la seda hilada. Es posible que estos hilos puedan reemplazar las fibras a base de petróleo que se utilizan actualmente en cascos de seguridad o chalecos de Kevlar, entre otras posibles aplicaciones. Y en 2021, su equipo encontró esto El limo producido por los mixinos más grandes contiene células mucho más grandes que el limo producido por los mixinos más pequeños, un ejemplo inusual de cómo el tamaño de las células aumenta con el tamaño del cuerpo en la naturaleza.

Una solución sedimentaria

Esta vez, el equipo de Fudge centró su atención en las excavaciones de mixinos. Además de arrojar luz sobre el comportamiento reproductivo del mixino, la investigación también podría tener implicaciones ecológicas más amplias. Según los autores, la excavación de madrigueras es un factor importante en la renovación de sedimentos, mientras que la ventilación de la madriguera cambia la química del sedimento de tal manera que podría contener más oxígeno. Esto, a su vez, cambiaría los organismos que podrían prosperar en estos sedimentos. Comprender los mecanismos de excavación también podría ayudar en el diseño de robots excavadores blandos.

Pero el equipo de Fudge primero tuvo que descubrir cómo ver a través del sedimento para observar el comportamiento de excavación. Otros científicos que estudian diferentes animales se han basado en sustratos transparentes como la criolita mineral o los hidrogeles a base de gelatina, estos últimos se han utilizado con éxito para observar el comportamiento excavador de los gusanos poliquetos. Fudge et al. optó por la gelatina como reemplazo de sedimentos alojada en tres cámaras acrílicas transparentes personalizadas. A continuación, filmaron el comportamiento de excavación de gelatina de 25 mixinos seleccionados al azar.

Esto permitió a Fudge et al. para identificar dos fases distintas de movimiento que el mixino utilizó para crear sus madrigueras en forma de U. Primero está la etapa de «golpe», durante la cual el mixino nada vigorosamente mientras mueve su cabeza de un lado a otro. Esto no sólo sirve para impulsar al mixino hacia adelante, sino que también ayuda a cortar la gelatina en trozos. Quizás así sea como el mixino supera el desafío de crear una abertura en el sedimento (o sustrato de gelatina) a través del cual moverse.

Luego viene la fase de “retorcimiento”, que parece estar impulsada por un “acordeón interno” común a las serpientes. Esto implica el acortamiento y alargamiento forzado del cuerpo, así como el ejercicio de fuerzas laterales sobre las paredes para fortalecer y ampliar la madriguera. «Una serpiente que utiliza movimientos de acordeón progresará de manera constante a través de un canal estrecho o madriguera en ondas alternas de alargamiento y acortamiento», escribieron los autores, y la piel suelta del mixino se adapta bien a esa estrategia. La fase de contorsión dura hasta que el mixino excavador levanta la cabeza del sustrato. El mixino tardó en promedio unos siete minutos o más en completar su madriguera.

Por supuesto, existen algunas advertencias. Las paredes de los contenedores acrílicos pueden haber afectado el comportamiento de las madrigueras en el laboratorio o la forma final de las madrigueras. Los autores recomiendan repetir los experimentos utilizando sedimentos del hábitat natural, implementando videografías de rayos X de mixinos a los que se les implantaron radioetiquetas para capturar los movimientos. El tamaño del cuerpo y el tipo de sustrato también pueden influir en el comportamiento de excavación. Pero en general, creen que sus observaciones «son una representación precisa de cómo los mixinos crean y se mueven a través de sus madrigueras en la naturaleza».

DOI: Revista de Biología Experimental, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Acerca de los DOI).