Oamenii de știință descoperă secretele din spatele „peletinei de invizibilitate” 3D a sepiei

Oamenii de știință descoperă secretele din spatele „peletinei de invizibilitate” 3D a sepiei

O sepie europeană tânără (Sepia officinalis) care încearcă să scape de pradă exprimând papilele dermice în 3-D și un model pestriț, ambele perturbând conturul corpului și permit sepiei să păcălească prădătorii evitând recunoașterea. După cum au raportat Gonzalez-Bellido și colab., Aceste structuri musculare conțin un amestec de tipuri de mușchi care permit animalului să exprime și să aplatizeze rapid papilele și să mențină expresia papilelor pentru perioade extinse, fără a fi nevoie de aport neuronal. Circuitul care le controlează pare omologul circuitului de irizare a pielii de calmar. Credit: P Gonzalez-Bellido.

O echipă internațională de oameni de știință a identificat circuitele neuronale care permit sepielor să-și schimbe aspectul într-o clipă – și a descoperit că acesta este similar cu circuitul neuronal care controlează irizațiile la calmari.

Sepiele și caracatițele sunt creaturi remarcabile. Au capacitatea de a-și schimba aspectul în câteva secunde, camuflându-se de prădători și permițându-le să-și surprindă prada. Cu toate acestea, spre deosebire de un număr de reptile și amfibieni care doar își schimbă culoarea pentru a se amesteca în împrejurimile lor, acești cefalopode sunt, de asemenea, capabili să-și schimbe textura fizică a pielii pentru a se potrivi cu grosimea rocilor din jur, a coralilor sau a algelor marine.

„Marea este plină de creaturi ciudate și minunate, dar puține sunt la fel de bizare și inteligente ca caracatițele și sepiele”, spune dr. Trevor Wardill de la Departamentul de Fiziologie, Dezvoltare și Neuroscience de la Universitatea din Cambridge. „Am văzut zeci de exemple de aceste animale apărând dintr-o dată de nicăieri, ca și cum și-ar fi aruncat o mantie de invizibilitate. Cum fac acest lucru a rămas mult timp un mister”.

Pielea acestor animale este acoperită de organe musculare minuscule cunoscute sub numele de „cromatofori” care își schimbă culoarea ca răspuns la un semnal de la creier. De asemenea, are un al doilea set de organe musculare care pot fi activate pentru a crea umflături cunoscute sub numele de „papilele”. Când este stimulată, fiecare papilă poate schimba textura pielii de la plată la tridimensională. Papilele pot îndeplini mai multe funcții, inclusiv deghizare.

Înțelegerea sistemului nervos al acestor creaturi și a modului în care își manipulează pielea s-a dovedit o provocare, dar acum o echipă de oameni de știință de la Laboratorul de Biologie Marină și de la Universitatea din Cambridge a început să înțeleagă cum se întâmplă acest lucru. Rezultatele lor sunt publicate astăzi în jurnal iScience.

Neuroștiința camuflajului de sepie

O imagine compozită a șase tineri sepie în laborator, își folosesc pielea inervată neuronal pentru a exprima diferite tipuri de modele de culoare corporală și diferite niveluri de expresie a papilelor. Papilele sunt „umflăturile” pielii care fac pielea animalului să arate frunze sau ondulată, ceea ce ajută la spargerea propriei siluete și la evitarea detectării și recunoașterii de către prădători. După cum au raportat Gonzalez-Bellido și colab., Aceste structuri musculare conțin un amestec de tipuri de mușchi care permit animalului să exprime și să aplatizeze rapid papilele și să mențină expresia papilelor pentru perioade extinse, fără a fi nevoie de aport neuronal. Circuitul care le controlează pare omologul circuitului de irizare a pielii de calmar. Credit: Paloma T. Gonzalez-Bellido

Cercetătorii au descoperit că semnalul de instrucțiuni din creierul sepiei este direcționat prin ganglionul stelat, un centru nervos periferic. Ganglionul stelat găzduiește sistemul axonal gigant, numit așa deoarece este suficient de mare pentru a putea vedea cu ochiul liber. De asemenea, găzduiește anumiți neuroni motori care controlează papilele de pe manta (suprafața exterioară a sepiei). Acest circuit nervos este similar cu cel prin care calmarii controlează irizațiile pielii.

Sistemul axonal gigant, datorită dimensiunii sale mari de până la 1 mm, i-a ajutat pe oamenii de știință de la Cambridge, câștigători ai premiului Nobel, Alan Hodgkin și Andrew Huxley, împreună cu omul de știință australian John Eccles, să descopere cum funcționează impulsurile nervoase (potențialele de acțiune).







Sepie care exprimă papilele în scop de camuflaj. Credit: Roger Hanlon

Dr. Paloma Gonzalez-Bellido, tot de la Universitatea din Cambridge, adaugă: „Această descoperire este cu adevărat interesantă din punct de vedere evolutiv. Se deschide întrebarea care a fost primul: a fost strămoșul comun al sepielor și calmarilor capabil să se camufleze. folosind papilele sau exprimă irizații, sau eventual ambele?”

Echipa de cercetători – inclusiv Lexi Scaros de la Universitatea Dalhousie și Roger Hanlon de la Laboratorul de Biologie Marină – s-a uitat, de asemenea, mai în detaliu la papilele pentru a afla cum reușesc să-și mențină forma pe o perioadă lungă de timp fără semnal. Ei au descoperit că papilele folosesc un mecanism pe care ei îl descriu ca fiind „asemănător capturii”. Seamănă cu mecanismul de „prindere” găsit la bivalve, cum ar fi stridiile, midiile și scoicile, care permite cochiliei bivalvelor să rămână închisă fără a consuma multă energie.

Neuroștiința camuflajului de sepie

Un prim plan al pielii acestei sepie europene (Sepia officinalis) evidențiază aspectul pestriț exprimat rezultat al cromatoforilor și al papilelor complet erecte; structuri dermice care permit sepielor să-și perturbe forma corpului în 3-D. În sălbăticie, expresia papilelor oferă sepielor capacitatea de a se masca ca obiecte neînsuflețite, cum ar fi algele sau rocile. După cum au raportat Gonzalez-Bellido și colab., Aceste structuri musculare conțin un amestec de tipuri de mușchi care permit animalului să exprime și să aplatizeze rapid papilele și să mențină expresia papilelor pentru perioade extinse, fără a fi nevoie de aport neuronal. Circuitul care le controlează pare omologul circuitului de irizare a pielii de calmar. Credit: P Gonzalez-Bellido.

„Totuși, există încă un mare mister, care este modul în care aceste animale interpretează lumea din jurul lor și traduc acest lucru în semnale care le schimbă aspectul”, spune Dr Wardill.

Cercetătorii spun că înțelegerea modului în care pielea cefalopodelor se schimbă de la o suprafață netedă, plană la o structură texturată, 3D, ar putea ajuta la proiectarea materialelor de inspirație biologică care pot fi ele însele asamblate din materiale plate.

„Această cercetare privind controlul neuronal al pielii flexibile, combinată cu studii anatomice ale noilor grupuri musculare care permit o astfel de piele care își schimbă forma, are aplicații pentru dezvoltarea de noi clase de materiale moi care pot fi proiectate pentru o gamă largă de utilizări în industrie. , societate și medicină”, adaugă profesorul Roger Hanlon de la Laboratorul de biologie marine.


Inginerii dezvoltă un material programabil de „camuflaj” inspirat de pielea de caracatiță


Mai multe informatii:
Controlul neuronal al papilelor dinamice tridimensionale ale pielii pentru camuflajul sepiei. iScience; 15 februarie 2018; DOI: 10.1016 / j.isci.2018.01.001

Furnizat de Universitatea din Cambridge

Citare: Oamenii de știință descoperă secretele din spatele „peletinei de invizibilitate” 3D a sepiei (2018, 15 februarie) preluată la 27 februarie 2022 de la https://phys.org/news/2018-02-scientists-secrets-cuttlefish-d-invisibility. html

Acest document este supus dreptului de autor. În afară de orice tranzacție echitabilă în scopul studiului sau cercetării private, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar în scop informativ.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.