Comment la myxine s’enfouit dans les sédiments des grands fonds

L’humble myxine est une créature laide et grise ressemblant à une anguille, connue pour sa capacité à libérer un nuage de bave collante sur des prédateurs sans méfiance, obstruant ses branchies et étouffant lesdits prédateurs. C’est pourquoi on l’appelle affectueusement « Morve de serpent« Les myxines aiment aussi s’enfouir dans les sédiments des profondeurs marines, mais les scientifiques n’ont pas pu observer précisément comment elles le font car les sédiments troubles obscurcissent la vue. Les chercheurs de l’Université Chapman ont construit un réservoir spécial de gélatine transparente pour surmonter ce défi. » et obtenez une image complète de leur comportement fouisseur, selon A. Nouveau papier Publié dans le Journal de biologie expérimentale.

« Nous savons depuis longtemps que les myxines peuvent s’enfouir dans les sédiments mous, mais nous ne savions pas comment elles y parvenaient. » a déclaré le co-auteur Douglas Fudgeun biologiste marin qui Il dirige le laboratoire À Chapman, il se consacre à l’étude de la myxine. « En apprenant à faire en sorte que la myxine s’enfouisse volontairement dans de la gélatine claire, nous avons pu avoir un premier aperçu de ce processus. »

Comme mentionné précédemment, les scientifiques étaient Étude de la bave de myxine Depuis des années parce que c’est un matériau inhabituel. Ce n’est pas comme le mucus, qui sèche et durcit avec le temps. Le mucus de la myxine reste collant, lui donnant la consistance d’une gélatine semi-durcie. Cela est dû à la présence de fibres longues et filiformes dans la bave, ainsi qu’aux protéines et aux sucres qui composent la mucine, l’autre composant principal. Ces fibres sont torsadées en « touffes » qui ressemblent à des pelotes de laine. Lorsqu’une myxine libère une dose de substance collante, les fils se déroulent et se combinent à l’eau salée, explosant plus de 10 000 fois leur volume d’origine.

Du point de vue des matériaux, le mucus de myxine est un matériau fascinant qui pourrait un jour s’avérer utile pour les dispositifs biomédicaux, pour tisser des tissus légers mais résistants pour fabriquer du Lycra naturel ou des vestes pare-balles, ou pour lubrifier des perceuses industrielles qui ont tendance à s’encrasser dans le sol et les sédiments profonds. En 2016, un groupe de chercheurs suisses Il a étudié les propriétés de liquides inhabituels De la bave de myxine, avec un accent particulier sur la façon dont ces propriétés offrent deux avantages distincts : aider l’animal à se défendre contre les prédateurs et se nouer pour échapper à sa propre bave.

Le mucus de myxine est un fluide non newtonien et est inhabituel en ce sens qu’il est de nature épaisse et fine. La plupart des prédateurs de myxines utilisent une alimentation par aspiration, créant un flux de cisaillement épais et unidirectionnel qui est préférable pour bloquer les branchies et étouffer lesdits prédateurs. Mais si la myxine a besoin de sortir de ses propres crasses, ses mouvements corporels créent un mince flux, effondrant le réseau de cellules collantes qui composent les crasses.

C’était des conneries Etude de la myxine Et les propriétés de sa bave depuis des années. Par exemple, en 2012, alors qu’il étudiait à l’Université de Guelph, le laboratoire de Fudge Récolté avec succès Le mucus de myxine, dissous dans un liquide, puis « filé » en un fil solide mais extensible, un peu comme de la soie filée. Ces filaments pourraient potentiellement remplacer les fibres à base de pétrole actuellement utilisées dans les casques de sécurité ou les gilets en Kevlar, entre autres applications potentielles. Et en 2021, son équipe Je l’ai trouvé La bave produite par la myxine plus grande contient des cellules beaucoup plus grosses que la bave produite par la myxine plus petite – un exemple inhabituel de taille cellulaire augmentant avec la taille du corps dans la nature.

Solution sédimentaire

Cette fois, l’équipe de Fudge s’est concentrée sur la pêche à la myxine. En plus de faire la lumière sur le comportement reproducteur de la myxine, la recherche pourrait également avoir des implications écologiques plus larges. Selon les auteurs, l’enfouissement est un facteur important dans le renouvellement des sédiments, tandis que l’aération des terriers modifie la chimie des sédiments afin qu’ils puissent contenir plus d’oxygène. Cela modifierait à son tour les organismes susceptibles de prospérer dans ces sédiments. Comprendre les mécanismes de fouissage peut également aider à la conception de robots fouisseurs souples.

Mais d’abord, l’équipe de Fudge a dû trouver comment voir à travers les sédiments pour observer le comportement fouisseur. D’autres scientifiques étudiant différents animaux se sont appuyés sur des substrats transparents tels que la cryolite minérale ou les hydrogels de gélatine, ces derniers ayant été utilisés avec succès pour observer le comportement des vers polychètes. Non-sens et al. Elle a choisi la gélatine pour remplacer les sédiments conservés dans trois salles en acrylique transparent personnalisées. Ils ont ensuite filmé le comportement fouisseur de gélatine de 25 myxines sélectionnées au hasard.

Cela a permis à Fudge et al. Pour identifier deux phases distinctes de mouvement que les myxines utilisent pour créer leurs terriers en forme de U, il y a d’abord la phase de « picage », dans laquelle la myxine nage vigoureusement tout en bougeant la tête d’un côté à l’autre. Cela propulse non seulement la myxine vers l’avant, mais aide également à briser la gélatine en morceaux. C’est peut-être ainsi que la myxine surmonte le défi de créer une ouverture dans le sédiment (ou le substrat gélatineux) à travers laquelle elle peut se déplacer.

Vient ensuite la phase de « tortillement », qui semble être soutenue par un « accordéon interne » commun chez les serpents. Cela implique de raccourcir et d’allonger le corps avec force, en plus d’exercer des forces latérales sur les parois pour soutenir et agrandir le terrier. « Un serpent utilisant des mouvements barbelés progressera régulièrement dans un canal étroit ou creusera à travers des vagues alternées d’allongement et de raccourcissement », ont écrit les auteurs, et la peau lâche de la myxine est bien adaptée à une telle stratégie. La phase d’évasion se poursuit jusqu’à ce que la myxine fouisseuse sorte la tête du substrat. La myxine a mis environ sept minutes ou plus en moyenne pour terminer son terrier.

Bien sûr, il y a quelques mises en garde. Les parois du récipient en acrylique peuvent avoir influencé le comportement de fouissage en laboratoire ou la morphologie finale des terriers. Les auteurs recommandent de reproduire les expériences en utilisant des sédiments provenant d’habitats naturels et de réaliser une vidéographie aux rayons X de myxines implantées avec des étiquettes radio pour capturer les mouvements. La taille du corps et le type de substrat peuvent également affecter le comportement de fouissage. Mais dans l’ensemble, ils pensent que leurs observations « sont une représentation précise de la façon dont les myxines se reproduisent et se déplacent dans leurs terriers à l’état sauvage ».

doi : Journal de biologie expérimentale, 2024. 10.1242/jeb.247544 (À propos des identifiants numériques).