먹장어가 심해 퇴적물에 굴을 파는 방법

겸손한 먹장어는 의심하지 않는 포식자에게 끈적끈적한 점액 구름을 풀어 아가미를 막고 포식자를 질식시키는 능력으로 잘 알려진 추악한 회색의 장어 같은 생물입니다. 그래서 애칭으로 “”라고 불린다.뱀 코딱지“먹장어도 심해 퇴적물에 파고드는 것을 좋아하지만 탁한 퇴적물이 시야를 가리기 때문에 과학자들은 그들이 어떻게 하는 지 정확하게 관찰할 수 없었습니다.” 채프먼 대학의 연구원들은 이를 극복하기 위해 투명한 젤라틴으로 특수 탱크를 만들었습니다. A에 따르면, 굴을 파는 행동에 도전하고 전체적인 그림을 얻으세요. 새로운 종이 Journal of Experimental Biology에 게재되었습니다.

“우리는 먹장어가 부드러운 퇴적물에 파묻힐 수 있다는 사실을 오랫동안 알고 있었지만 그들이 어떻게 그렇게 했는지는 전혀 몰랐습니다.” 공동 저자인 Douglas Fudge는 이렇게 말했습니다.해양생물학자 그는 실험실을 이끌고 있다 채프먼에서 그는 먹장어 연구에 전념했습니다. “먹장어를 투명한 젤라틴에 자발적으로 파묻는 방법을 배우면서 우리는 이 과정을 처음으로 볼 수 있었습니다.”

앞서 언급했듯이 과학자들은 먹장어 점액 연구 특이한 소재이기 때문에 수년간. 시간이 지나면서 마르고 굳어지는 점액과는 다릅니다. 먹장어의 점액은 끈적끈적한 상태를 유지하여 반경화 젤라틴과 같은 농도를 유지합니다. 이는 점액에 긴 실 모양의 섬유질과 다른 주요 성분인 뮤신을 구성하는 단백질과 당분이 존재하기 때문입니다. 이 섬유는 실의 공과 유사한 “술”로 꼬여 있습니다. 먹장어가 끈끈한 물질을 방출하면 실이 풀려 소금물과 결합하여 원래 부피의 10,000배 이상으로 폭발합니다.

재료의 관점에서 볼 때, 먹장어 점액은 언젠가 생물 의학 장치, 천연 라이크라 또는 방탄 재킷을 위한 가볍지만 강한 직물을 짜거나 깊은 토양과 퇴적물에 막히기 쉬운 산업용 드릴에 윤활유를 바르는 데 유용할 수 있는 매혹적인 재료입니다. 2016년 스위스 연구진이 그는 특이한 액체의 특성을 연구했습니다. 먹장어의 점액에서 이러한 특성이 어떻게 두 가지 뚜렷한 이점을 제공하는지에 특히 중점을 둡니다. 동물이 포식자로부터 자신을 방어하도록 돕고 자신의 점액을 탈출하기 위해 스스로를 매듭으로 묶습니다.

먹장어 점액은 비뉴턴 유체이며 본질적으로 전단처럼 두껍고 전단처럼 얇다는 점에서 특이합니다. 대부분의 먹장어 포식자는 흡입 먹이를 사용하여 아가미를 막고 포식자를 질식시키는 데 더 나은 두껍고 단방향 전단 흐름을 생성합니다. 그러나 먹장어가 자신의 오물에서 벗어나야 할 경우 몸의 움직임으로 얇은 흐름이 형성되어 오물을 구성하는 끈적끈적한 세포 네트워크가 무너집니다.

헛소리였어 먹장어 연구 그리고 그 슬라임의 특성은 수년간 지속되었습니다. 예를 들어, 2012년에 그가 Guelph 대학교에 있을 때 Fudge의 연구실은 성공적으로 수확됨 먹장어 점액을 액체에 용해시킨 다음, 실을 잣는 것처럼 강하면서도 신축성 있는 실로 “회전”시킵니다. 이러한 필라멘트는 현재 안전 헬멧이나 케블라 조끼에 사용되는 석유 기반 섬유를 잠재적으로 대체할 수 있습니다. 그리고 2021년 그의 팀은 그것을 발견 더 큰 먹장어가 생산하는 점액은 작은 먹장어가 생산하는 점액보다 훨씬 더 큰 세포를 함유하고 있습니다. 이는 자연에서 몸 크기에 따라 세포 크기가 증가하는 특이한 예입니다.

퇴적 용액

이번에 Fudge 팀은 먹장어를 파는 데 관심을 돌렸습니다. 이번 연구는 먹장어의 번식 행동을 밝히는 것 외에도 더 넓은 생태학적 의미를 가질 수 있습니다. 저자에 따르면 굴 파기는 퇴적물 회전율의 중요한 요소인 반면, 굴 파기 통기는 퇴적물의 화학적 성질을 변화시켜 더 많은 산소를 함유할 수 있도록 합니다. 이는 결국 퇴적물에서 번성할 가능성이 있는 유기체를 변화시킬 것입니다. 굴 파기 메커니즘을 이해하는 것은 부드러운 굴 파기 로봇을 설계하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

하지만 먼저 Fudge 팀은 굴을 파는 행동을 관찰하기 위해 퇴적물을 통해 보는 방법을 알아내야 했습니다. 다른 동물을 연구하는 다른 과학자들은 광물 빙정석이나 젤라틴 하이드로겔과 같은 투명한 기질에 의존해 왔으며, 후자는 다모류 벌레의 행동을 관찰하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 넌센스 외. 그녀는 세 개의 맞춤형 투명 아크릴 방에 보관된 퇴적물을 대체하기 위해 젤라틴을 선택했습니다. 그런 다음 그들은 무작위로 선택된 먹장어 25마리의 젤라틴 굴 파기 행동을 촬영했습니다.

이는 Fudge et al. 먹장어가 U자 모양의 굴을 만들기 위해 사용하는 두 가지 뚜렷한 움직임 단계를 확인하려면 먼저 먹장어가 머리를 좌우로 움직이면서 활발하게 헤엄치는 ‘쪼기’ 단계가 있습니다. 이것은 먹장어를 앞으로 나아가게 할 뿐만 아니라 젤라틴을 조각으로 나누는 데도 도움이 됩니다. 이것이 먹장어가 퇴적물(또는 젤라틴 기질)에 구멍을 뚫어 이동할 수 있는 구멍을 만드는 어려움을 극복하는 방법일 수 있습니다.

다음은 뱀에서 흔히 볼 수 있는 “내부 콘서티나”에 의해 지원되는 것으로 보이는 “꿈틀거리는” 단계입니다. 여기에는 굴을 지지하고 확장하기 위해 벽에 측면 힘을 가하는 것 외에도 몸을 강제로 줄이고 늘리는 작업이 포함됩니다. “미늘이 있는 움직임을 사용하는 뱀은 교대로 늘어나거나 짧아지는 파동을 통해 좁은 통로나 굴을 통해 꾸준히 전진할 것입니다.”라고 저자는 썼으며, 먹장어의 느슨한 피부는 그러한 전략에 매우 적합합니다. 회피 단계는 굴을 파는 먹장어가 기질 밖으로 머리를 내밀 때까지 계속됩니다. 먹장어는 굴을 파는 데 평균 약 7분 이상이 걸렸습니다.

물론 몇 가지 주의사항이 있습니다. 아크릴 용기 벽은 실험실에서의 굴 파기 행동이나 굴의 최종 형태에 영향을 미쳤을 수 있습니다. 저자는 자연 서식지의 퇴적물을 사용하여 실험을 재현하고 무선 태그를 이식한 먹장어의 X선 비디오 촬영을 수행하여 움직임을 포착할 것을 권장합니다. 몸 크기와 기질 유형도 굴 파기 행동에 영향을 줄 수 있습니다. 그러나 전반적으로 그들은 그들의 관찰이 “먹장어가 야생의 굴 안에서 어떻게 번식하고 이동하는지를 정확하게 표현한 것”이라고 믿습니다.

doi: 실험 생물학 저널, 2024. 10.1242/jeb.247544 (디지털 ID 정보)