5 місяців тому 833 Перегляди

стріли

Кредити зображення: Ірина Айрізер.

Ви коли-небудь замислювались, як працює механізм укусу медуз? Кількість медуз у всьому світі та в Середземному морі неухильно зростає.

Як результат, ми щороку стикаємося з великими роями біля узбережжя Ізраїлю.

Найпоширенішими медузами в Ізраїлі є кочові медузи (Rhopilema nomadica), які досягли Середземного моря в 1970-х роках.

Медуза належить до типу Cnidaria, тварин, які нападають на свою здобич (планктон) і захищаються жалючими клітинами. Вони містять шприци, які насправді є отруйними стрілами.

Хоча вони не мають очей, вух і навіть мозку, вони вижили з давніх часів. Вони зробили це практично без змін у своєму розвитку, і тому є одними з найдавніших істот, які не вимерли.

Дослідження Technion новаторським чином пояснює унікальний механізм укусу кочових медуз.

Медуза жала медузи.

За словами професора Урі Шавіта з факультету інженерно-будівельного та екологічного факультетів, «медуза атакує свою здобич або ворога, вводячи токсичну речовину через тисячі мікроскопічних шприців, розташованих у кожному з її щупалець.

Шприц знаходиться всередині жалючої клітини (нематоцит) і упакований всередину сферичної капсули діаметром приблизно 10 мкм.

У відповідь на хімічні зміни навколишнього середовища або фізичний контакт тиск усередині капсули зростає, і голка викидається з величезним прискоренням більше 50 000 000 метрів в секунду - в сто разів більше прискорення кулі ".

Цей механізм спрацьовування голки із складеного положення в капсулі на всю довжину вивчається багатьма дослідниками по всьому світу.

Традиційне пояснення полягає в тому, що голка витягується і запускає отруйну речовину після створення силового механізму, який називається осмотичним потенціалом.

Ця сила штовхає голку та рідину, як насос, який штовхає воду всередину будівлі.

Тиск, який чиниться в цьому процесі, величезний: 150 атмосфер. Для ілюстрації це тиск, необхідний для перекачування води до вершини будівлі заввишки півтори милі.

Однак дослідження, опубліковане нещодавно в Journal of the Royal Society Interface, показало, що рушійна сила не обмежується капсулою.

Механізм.

Насправді це потужний осмотичний механізм, який розвивається в передній частині голки.

Цей механізм відпускає голку і тягне її, як локомотив, що тягне залізничні вагони.

Дослідження базується на вимірах, проведених із використанням технології «лабораторія на мікросхемі», та розробці математичної моделі. Що він робить, це слідкувати за рухом речовини всередині системи.

Механізм подовження жалючої голки розшифрували професори Шавіт Гілад, Йоссі Фон і доктор Тамар Лотан.

Рішення було забезпечено експериментальною системою, розробленою на основі мікрорідкої платформи в лабораторії.

Ця система дозволила дослідникам намалювати шлях голки та її напрямок.

Шавіт пояснює: “Кожна капсула була розміщена у отворі мікроканалу між центральним водяним каналом та іншим каналом, що містить масло. Ми виявили, що коли голка проникала крізь нафту, швидкість її подовження зменшувалась на три порядки, з 50 мілісекунд у воді до приблизно 25 секунд у маслі ".

Дослідники роблять висновок, що, на відміну від звичайної моделі, осмотичне явище не обмежується капсулою, а відбувається протягом її подовження голки.

За словами професора Шавіта, "це означає, що на осмотичний потенціал можна впливати вздовж шляху голки, зменшуючи тим самим її здатність проникати в шкіру та запобігаючи укусу".