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海星幼蟲用10萬根細毛攪動漩渦

斯坦福大學的研究人員發現,海星幼蟲進化出了壹種機制,不僅可以攪動水使食物更靠近,還可以推動生物前進到更好的覓食地點。在斯坦福大學的prakash實驗室,在海星成長為許多有武裝且基本靜止的成體之前,它們作為微小的幼蟲(約1mm長,或約米粒大小)在海上航行,用100推進自己。科學家最近發現,他們的身體周圍有65,438+0000根被稱為纖毛的細小毛發。

但是那些努力工作的纖毛不只是幫助幼蟲劃水前進。

使用高速攝像機,研究人員發現遊泳的幼蟲也在使用纖毛產生微渦流,微渦流捕捉附近的藻類進行捕食,並將它們推給饑餓的遊泳者。科學家在壹項新的研究中寫道,這種高效的捕獵行為以前對海星幼蟲來說是未知的,這表明纖毛在海洋無脊椎動物中的應用遠比以前認為的復雜。【什麽是紡紗?海星幼蟲攪藻類晚餐|視頻]

自由遊動的海星幼蟲看起來不像成年人——它們有微小、透明的身體,只是萌發的開始,然後它們變成了手臂。這項研究的作者決定更仔細地觀察這些非常年輕的形式,以便更好地了解海星幼蟲的不同尋常的身體以及它們如何使用它們——“物理學如何塑造生命”,合著者、加州斯坦福大學生物工程助理教授馬努·普拉卡什在壹份聲明中說。

旋轉周期顯微鏡的放大鏡已經揭示了海星幼蟲數千個纖毛的排列,這些纖毛幫助幼蟲以壹系列同步運動向前、向後或改變方向。

但研究人員發現,另壹種纖毛的運動很漂亮,但令人費解。

當壹群纖毛向幼蟲相反的方向遊動時,就會形成壹個小漩渦。這項研究的作者可以通過在水中植入顆粒來觀察水的運動。這些粒子被照射在黑色背景上,然後它們用高速攝像機捕捉水的運動。在發光粒子的追蹤下,幼蟲的身體周圍可以看到許多漩渦。

但是旋渦運動的目的是什麽呢?攪動這些漩渦需要很大的能量,科學家想知道這對幼蟲有什麽好處。

進壹步的觀察表明,當幼蟲在有大量藻類的地方時,它們會攪動漩渦,發電,將藻類輸送給饑餓的生物,甚至在數倍於幼蟲長度的距離。壹旦食物供應耗盡,幼蟲就會遊走。

但是生產高效的食品傳送帶是要付出代價的。研究人員指出,幼蟲攪動其纖毛以吸引藻類靠近,它遊得更慢,在水中分散位置,使其更容易被捕食者帶走。

雖然被幼蟲催眠的水漩渦看起來很迷人——這個視頻最近在尼康小世界動態顯微鏡比賽中獲得了壹等獎——但研究人員發現它們也有非常特殊的用途。根據主要作者、斯坦福大學普拉卡什實驗室博士後威廉·吉爾平的研究,他們的發現還表明,在其他微小的無脊椎動物中常見的纖毛可能以類似的方式幫助它們生存。

“進化尋求滿足基本的約束,”吉爾平說。第壹個有效的解決方案往往會勝出。

這壹發現於2月19日在線發表在《自然物理學》雜誌上。

這是壹篇關於生命科學的原創文章。