El pez brujo se remonta al menos 300 millones de años. El secreto de la supervivencia de estas criaturas marinas con forma de anguila se puede encontrar en la tasa y el volumen de limo que produce para defenderse de los depredadores. Curiosamente, los fósiles más antiguos de estas anguilasSe encontraron criaturas marinas en Illinois, y hoy los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign están comenzando a descubrir el misterio de cómo el pez bruja usa esta sustancia para ahogar a sus depredadores.
"El pez brujo es asombroso y asqueroso al mismo tiempo", señaló Randy Ewoldt, profesor asociado de ciencias mecánicas e ingeniería en Illinois, que ha estudiado el pez bruja durante aproximadamente una década ". La razón por la que son asquerosos explica cómo lo han hecho".sobrevivió todo este tiempo "
Ewoldt junto con el primer autor Gaurav Chaudhary, estudiante de doctorado en el laboratorio de Ewoldt, y Jean-Luc Thiffeault, matemático de la Universidad de Wisconsin, han compartido sus hallazgos sobre "Unraveling Hagfish Slime", en un artículo publicado por el Revista de la interfaz de la Royal Society .
El hecho de que son viscosos se conoce desde hace varios años, pero no fue sino hasta esta década que finalmente hubo evidencia de que el pez bruja usa su limo para obstruir las branquias de algunos depredadores que se alimentan con succión, confirmando quesospechas de por qué el pez bruja produce el limo.
"Cuando las brujas crean este limo, lo hacen de una manera increíblemente eficiente, ya que la cantidad de material que ponen en el agua crece en un volumen de hasta 10,000 para hacer el gel viscoso final", explicó Ewoldt"El aumento volumétrico es asombroso y, hasta donde yo sé, no ha sido tocado por ninguna otra cosa en la naturaleza ni por nada que hayamos hecho como ingenieros".
Ewoldt admite que, aunque hay una serie de aplicaciones en el mundo real que probablemente se diseñarán en el futuro utilizando el método del pez bruja, explicar cómo el pez bruja produce este material fue una investigación más impulsada por la curiosidad.
"Queríamos investigar los por qué detrás de cuán increíblemente curioso y extraño es esto", dijo Ewoldt, "La física interesante y el hecho de que no existe una analogía clara se convirtió en nuestra motivación para tratar de explicarlo".
La Royal Society Interface publica los resultados de investigaciones que se encuentran en la interfaz de diferentes ciencias. En este caso, explica el misterioso halcón encontrado en la intersección de la física, las matemáticas aplicadas y la biología.
"El limo de pez bruja no mantiene la misma topología mientras se expande en volumen, realmente cambia fundamentalmente a medida que los hilos se desenredan y su volumen aumenta", dijo Ewoldt. "El enfoque de este estudio se centró en este mecanismo único".
Lo que descubrió el equipo fue que los hilos de pez bruja, 100 veces más delgados que un cabello humano e inicialmente enrollados como una madeja de hilo, pueden desenredarse en un abrir y cerrar de ojos debido al flujo de líquido. Al hacerlo, puede pasar deun tamaño de aproximadamente 0.1 milímetros a 10 centímetros de longitud, o una incorporación de agua en una magnitud de 10,000: 1.
El trabajo se basa en documentos que Ewoldt ha publicado desde hace 10 años en colaboración con biólogos experimentales, incluido Doug Fudge, profesor asociado de la Universidad Chapman y el guardián de un pez bruja.
El equipo de Chaudhary, Ewoldt y Thiffeault planteó la hipótesis de que el flujo de fluido en realidad estaba haciendo que esto ocurriera en lugar de ser como una explosión química. Utilizando el material generado por el pez bruja al cuidado de Fudge, el equipo creó un modelo que usa tanto las matemáticas como la físicapara probar la hipótesis y descubrí que el tiempo y el volumen de desintegración de la baba se correlacionaban con la viscosidad y el flujo del líquido circundante. En otras palabras, si la baba se pusiera en agua quieta, no podría deshacerse, peroen medio de algún ataque, habría suficiente flujo de líquido para que el limo se desenredara.
Ewoldt notó que debido a que los ataques al pez bruja ocurren bajo diferentes condiciones, su equipo tuvo que simplificar para llegar a un escenario modelo. Otro factor impulsor que probablemente afecte este proceso aún no se ha medido; esa es la adherencia dentro del hilo,lo que podría proporcionar cierta resistencia.
"Debido a que esa resistencia física en el caso del pez bruja nunca se ha medido, tuvimos que generalizar realmente nuestro modelo matemático y usar un rango razonable de valores para hacer esto", dijo Ewoldt. "Una forma realmente poderosa de hacerlo es escribirreduzca las ecuaciones de gobierno y utilice el análisis dimensional para tomar las complicadas ecuaciones de alta dimensión y encontrar una manera de simplificarlas. La solidez de la conclusión es que no se trataba solo de un valor único de una propiedad, sino de una variedad de cosas que podríamos cubrirenmarcando las matemáticas de esto de una manera poderosa "
Al final, bajo varias condiciones, el equipo concluyó que este desmoronamiento de aproximadamente 0.1 milímetros a aproximadamente 10 centímetros puede ocurrir en menos de unos pocos cientos de milisegundos.
Si bien el gel de limo resultante es sólido, es lo suficientemente suave como para tomar la forma de su contenedor, lo que lo hace casi indetectable a simple vista en un balde de agua. También es lo suficientemente fuerte y no permeable para detener virtualmenteflujo de agua.
En el futuro, Ewoldt, un experto líder en el estudio de la reología, y su equipo, desean estudiar más a fondo su permeabilidad hidráulica y, en última instancia, participar en el desarrollo de materiales con la misma propiedad.
"Me encantaría pensar más sobre el aspecto del diseño del material", dijo Ewoldt. "Todavía no hemos descubierto cómo hacer un material como este, que se hinche en el agua y obstruya las cosas en un ambiente marino".
Puedes decir que cuando se trata del pez bruja, una criatura que ha sobrevivido al menos 300 millones de años, todavía hay más misterios por descubrir.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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