الديدان الخيطية تقفز على النحل الطنان عبر الحقول الكهربائية – Ars Technica

نيماتودا (C. ايليجانس) يقفز على نحلة على طول مجال كهربائي لركوب الخيل. الائتمان: تشيبا وآخرون ، 2023

علماء يابانيون يعملون مع الديدان الخيطية (C. ايليجانس) في أحد الأيام أن العديد من الديدان المزروعة في المختبر ظلت في ظروف غامضة ملتصقة بأغطية أطباق بتري بدلاً من أجار طعام الكلاب حيث تم وضعها في البداية. مفتونين ، أجروا تجارب لمعرفة كيف كانت الديدان تنتقل من نقطة إلى أخرى في أقل من ثانية.

وجد الباحثون أنه بدلاً من الزحف على جدران الطبق ، كانت الديدان تقفز من قاع الصفيحة إلى الغطاء – وكانت تستخدم الحقول الكهربائية للقيام بذلك. يمكنهم حتى القفز من طبق بتري إلى نحلة ، سواء بشكل فردي أو في مجموعات كبيرة. وصف الفريق عملهم في ورقة جديدة نشرت في مجلة Current Biology.

“من المعروف أن الملقحات ، مثل الحشرات والطيور الطنانة ، مشحونة كهربائيًا ، ويعتقد أن حبوب اللقاح تنجذب إلى المجال الكهربائي الذي يشكله الملقح والنبات ،” قال المؤلف المشارك تاكوما سوجي، عالم فيزياء حيوية في جامعة هيروشيما في اليابان. “ومع ذلك ، لم يكن واضحًا تمامًا ما إذا كانت الحقول الكهربائية تُستخدم للتفاعلات بين الحيوانات الأرضية المختلفة.”

كتب المؤلفون أن التفاعلات بين الكائنات الحية المختلفة “تشكل بنية ووظيفة المجتمعات البيئية والأنظمة البيئية بقوة”. يمكن أن تعتمد الأنواع المختلفة على محفزات بيئية مختلفة: التفاعلات الكيميائية بين الحشرات والنباتات ، على سبيل المثال ؛ الإدراك البصري لاكتشاف الفريسة واختيار الأطعمة المفضلة ؛ والقدرة على اكتشاف الطاقة الميكانيكية من الحيوانات الأخرى. ثم هناك تفاعلات كهروستاتيكية. بالإضافة إلى الملقحات ، لاحظ المؤلفون أن العديد من أنواع الأسماك تستخدم الحقول الكهربائية لاستشعار الفرائس والحيوانات المفترسة. والعناكب المتضخمة – مخلدة في كلاسيكيات الأطفال إي بي وايت شبكة شارلوت– اطلق خيوط الحرير لتشكيل مظلة وتطفو في الهواء.

كيف تفعل العناكب هذا؟ تقول إحدى الفرضيات أن خيوط العنكبوت لها شحنة كهربائية ثابتة تتفاعل مع المجال الكهربائي العمودي الضعيف في الغلاف الجوي. الفرضية المتنافسة هي أنه مع ارتفاع درجة حرارة الهواء مع شروق الشمس ، فإن خيوط الحرير تنبعث من العناكب لتدوير “مظلاتها” لتلتقط التيارات الحرارية الصاعدة (التيار الصاعد) التي تسببها التدرجات الحرارية. أ دراسة 2018 وجدت أن العناكب تبدو قادرة على اكتشاف المجالات الكهربائية في ظل الظروف الجوية الطبيعية. يؤدي هذا إلى حدوث سلوك تضخم ، وتوفر المجالات الكهربائية قوة كافية لتوليد قوة الرفع. العام الماضي، أظهر الفيزيائيون من خلال عمليات محاكاة عددية ثلاثية الأبعاد ، على الأقل بالنسبة للعناكب الصغيرة ، فإن الحقول الكهربائية كافية بالفعل لتوليد قوة رفع كافية دون مساعدة من التيارات الهوائية.

أحد الأسباب التي تجعل التفاعلات بين الأنواع لها مثل هذا التأثير القوي على النظم البيئية هو أنها تساعد في تشتت الحيوانات ، والتي اعتبرها تشارلز داروين حاسمة في تطور الأنواع وتوسيع نطاقها. عندما يعتمد أحد الأنواع على نوع آخر لمثل هذا التشتت ، يُعرف باسم بشر. غالبًا ما تلتصق الحيوانات الصغيرة عديمة الأجنحة والسيقان ، مثل الديدان ، بالحيوانات الكبيرة العابرة مثل الحشرات والطيور لاجتياز مسافات كبيرة.

C. ايليجانس يوجد على مجموعة واسعة من الأنواع ويعتمد على نوع من phoresy لتحقيق هذا النطاق. اقترح بحث سابق أنه في بعض الحالات ، مثل القواقع وبعض الحشرات ، تكون آلية التشتت بسيطة إلى حد ما. تنخرط الديدان الخيطية في سلوك يُعرف باسم “الإيقاع” ، حيث تقف الديدان على ذيولها ، مما يقلل من التوتر السطحي للماء الذي توجد فيه النيماتودا غالبًا ، مما يسهل على الديدان الالتصاق بمضيفاتها المشتتة. لكل سوجي وآخرون. ، يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة وتيرة الاتصال المباشر مع الحيوانات الأخرى.

ومع ذلك ، على عكس القواقع والحشرات ، فإن الحشرات الطائرة مثل النحل تتراكم بشكل طبيعي الشحنة أثناء الطيران ، مما ينتج مجالًا كهربائيًا. اعتقد سوجي وزملاؤه أن التفاعلات الكهروستاتيكية قد تفسر سبب استمرار انتهاء الديدان الخيطية التي نمت في المختبر على غطاء طبق بتري. أكدت التجارب الأولى أن الديدان لم تكن تزحف على جدران طبق بتري. أدى التبديل إلى الفيديو عالي السرعة إلى تمكين الفريق من التقاط حركة القفز على الكاميرا والتأكد من أن الديدان تميل قبل القيام بالقفزات. ولا يبدو أن الديدان تولِّد القوة القافزة ، مما يشير إلى وجود قوة خارجية تعمل.

لمعرفة ما إذا كانت تلك القوة الخارجية هي الحقول الكهربائية ، سوجي وآخرون. أجرى تجربة أخرى. قاموا بتضمين مجموعة مربعة من الدعامات الدقيقة على سطح الأجار ، مما يحاكي بيئة التربة الطبيعية. وضعوا حوالي 1500 دودة على ركيزة الأجار ثم وضعوها فوق قطب كهربائي زجاجي. وضعوا قطبًا زجاجيًا ثانيًا موازيًا للأول ولكن مفصولة بمسافة صغيرة. ثم قاموا بتطبيق الجهد لمعرفة ما حدث. انتقلت الديدان إلى القطب الآخر فقط عندما تم تطبيق الشحنة وتحركت بسرعة متوسطة تبلغ 0.86 متر في الثانية. هذا قريب من سرعة المشي البشري ، وزادت سرعتهم مع اشتداد المجال الكهربائي.

أخيرًا ، قام الفريق بفرك حبوب اللقاح على النحل لتكوين شحنة كهربائية طبيعية ووضع النحل بالقرب من الديدان. عندما كان النحل قريبًا بدرجة كافية ، وقفت الديدان على ذيولها وقفزت إلى النحل. لقد نجح هذا حتى مع مجموعات من الديدان المتراكمة فوق بعضها البعض ، مع وجود دودة واحدة فقيرة محملة بالحمل أثناء النقل.

قد تكون الآلية الآن واضحة ، لكن سوجي وآخرون. ما زلت غير متأكد بالضبط كيف يعمل كل هذا. لحسن الحظ، C. ايليجانس هو كائن نموذجي وقد تمت دراسة العلاقة بين جيناته وسلوكه ونشاطه العصبي على نطاق واسع. “لذلك ، مزيد من الدراسات حول المجال الكهربائي وسلوك C. ايليجانس من المتوقع أن تقدم مزيدًا من التفاصيل حول الميثولوجيا الكهربائية للكائنات الحية الدقيقة “.

DOI: علم الأحياء الحالي ، 2023. 10.1016 / j.cub.2023.05.042 (حول DOIs).

صورة القائمة بواسطة Current Biology / Chiba et al.