Fungalne spore izkoristijo fiziko, da se začnejo

Anonim

Raziskovalci iz Univerze Duke so odkrili podrobne mehanike načina razvoja gljivičnih spor, da bi izkoristili moč združevanja kapljic vode, da bi se na enak način začeli.

Glivične spore rastejo na koncih dolgih, tanjših sterigov, imenovanih sterigmati. Ko so zrele, se morajo spore odcepiti in jih prenesti na novo lokacijo, da rastejo. Nekatere spore se zanašajo na živali ali lastno moč za potovanje. Druge, imenovane ballistospores, se aktivno izlocijo s površine matičnega organizma. In v primeru nekaterih gliv, kapljice vode zagotavljajo doživetje.

Pred več kot sto leti je Reginald Buller odkril, da je sferično kapljico vode, ki tvori blizu spore, ključnega pomena za sporno razpršitev. Poimenovanje "Buller kapljice", ki se združuje z drugim leča v obliki spore na spore, povzroči, da se spor razbije od njenega priveznika.

"Spore se začnejo z veliko količino sile v določeni smeri, skoraj kot top, " je dejal Chuan-Hua Chen, izredni profesor strojarstva in znanosti o materialih pri Dukeju. "In balistospore top se je razvil, da strelja neposredno stran od glive, da bi spore najboljše možnosti za pobeg."

Čeprav je bil ta pojav energetsko razložen, so podrobni mehanizmi, še posebej skoraj enotna usmeritev spornih lansiranj, ostali skrivnost. V članku, objavljenem v Journal of the Royal Society Interface 27. julija, Chen in njegovi kolegi uporabljajo visoke hitrosti kamere in brizgalni tiskalnik za reševanje uganke.

Glavna ovira pri odkrivanju podrobnosti o tem, kako kapljice vode sprožijo te spore, je bila hitrost ukrepa. Medtem ko je za kapljice vode potrebno dovolj časa, da dovolj hitro rastejo za vzlet, dogodek sam traja manj kot mikrosekundo.

"In na žalost je mikrosekunda tudi časovno ločljivost za večino hitrih kamer, " je dejal Chen. "Torej, medtem ko so raziskovalci dosegli določen napredek pri zajemanju celotnega procesa krepitve, podroben mehanizem še vedno ni bil jasen."

Problem je bil obseg in čas, saj je trajanje lansiranja sorazmerno z velikostjo padca Bulerja, ki je majhna, ko gre za glivične spore.

Da bi obvladali to težavo, so Chen in njegova ekipa zgradili svoje večje "spore" z rezanjem krogle iz polistirola v sporno oblikovani delec in skrbno usmerjali modelno spore na ravno površino. Nato so z brizgalnim tiskalnikom zgradili večji padec Bullera neposredno ob umetnem sporu. Z natančno kontrolo velikosti kapi in s tem hitrostjo vzletanja in časom lahko ekipa ujame lansiranje z visoko ločljivostjo.

Ko so pogledali film, so se podrobnosti o zagonskem mehanizmu postale očitne. Ko se sferični padec Buller pridruži drugi kapljici, ki se razprostira na sporu, kapljice izgubljajo površino in sproščajo površinsko energijo, s čimer zagon za začetek.

Ko se novo združeni kapljica premika vzdolž ravne ploskve spore, se gibanje kapljice hitro poravna z usmerjenostjo ravnega obraza spore. Združena kapljica povzroča trenje na sporu, ko se premika in potegne stran od sterigme. Smer spuščanja vodi vodoravna ploskev spore, ki je v isti smeri kot vitka sterigma.

"Sprostitev energije je tako hitra, da pospešuje celoten sistem z milijon Gs, vendar je toliko zračnega upora, da spor še vedno potuje le nekaj milimetrov. Zato je tako pomembno, da spore neposredno strežejo od glive, "je dejal Chen. "Z razlago mehanizma, ki je osnova skoraj popolne smeri zagona, je naše delo končno razsvetilo to stoletno uganko."

menu
menu