Cómo los mixinos excavan en los sedimentos de las profundidades marinas

El humilde mixino es una criatura fea, gris, parecida a una anguila, mejor conocida por su capacidad de desatar una nube de baba pegajosa sobre depredadores desprevenidos, obstruyendo las branquias y asfixiándolos. Por eso se le conoce cariñosamente como «serpiente mocosa.» A los mixinos también les encanta excavar en los sedimentos de las profundidades marinas, pero los científicos no han podido observar con precisión cómo lo hacen porque el sedimento turbio oscurece la vista. Los investigadores de la Universidad Chapman construyeron un tanque especial con gelatina transparente para superar este desafío y obtener una imagen completa del comportamiento de excavación, según un nuevo papel publicado en la Revista de Biología Experimental.

«Hace mucho tiempo que sabemos que los mixinos pueden excavar en sedimentos blandos, pero no teníamos idea de cómo lo hacen». dijo el coautor Douglas Fudgeun biólogo marino que dirige un laboratorio en Chapman dedicado al estudio del mixino. «Al descubrir cómo hacer que el mixino se excave voluntariamente en gelatina transparente, pudimos observar por primera vez este proceso».

Como previamente reportadolos científicos han sido estudiando la baba del mixino durante años porque es un material muy inusual. No es como la mucosidad, que se seca y endurece con el tiempo. La baba de mixino permanece viscosa, dándole la consistencia de una gelatina medio solidificada. Esto se debe a las fibras largas, parecidas a hilos, de la baba, además de las proteínas y azúcares que forman la mucina, el otro componente principal. Esas fibras se enrollan en «ovillos» que parecen ovillos de hilo. Cuando el mixino se suelta con un chorro de baba, las madejas se desenrollan y se combinan con el agua salada, inflando más de 10.000 veces su tamaño original.

Desde el punto de vista de los materiales, la baba de mixino es un material fascinante que algún día podría resultar útil para dispositivos biomédicos, o para tejer telas ligeras pero resistentes para licra natural o chalecos antibalas, o para lubricar taladros industriales que tienden a obstruirse en suelos y sedimentos profundos. En 2016, un grupo de investigadores suizos Estudió las propiedades inusuales del fluido. de la baba del mixino, centrándose específicamente en cómo esas propiedades proporcionaban dos ventajas distintas: ayudar al animal a defenderse de los depredadores y hacerse nudos para escapar de su propia baba.

La baba de mixino es un fluido no newtoniano y es inusual porque es de naturaleza tanto espesante como adelgazante. La mayoría de los depredadores del mixino emplean alimentación por succión, lo que crea un flujo unidireccional que espesa el cizallamiento, para obstruir mejor las branquias y asfixiar a dichos depredadores. Pero si el mixino necesita salir de su propia baba, sus movimientos corporales crean un flujo que se adelgaza y colapsa la viscosa red de células que forma la baba.

Fudge ha sido estudiando el mixino y las propiedades de su baba durante años. Por ejemplo, allá por 2012, cuando estaba en la Universidad de Guelph, el laboratorio de Fudge cosechado exitosamente Baba de mixina, la disolvía en líquido y luego la «hilaba» hasta convertirla en un hilo fuerte pero elástico, muy parecido al hilado de seda. Es posible que dichos hilos puedan reemplazar las fibras a base de petróleo que se utilizan actualmente en cascos de seguridad o chalecos de Kevlar, entre otras posibles aplicaciones. Y en 2021, su equipo encontrado que el limo producido por mixinos más grandes contiene células mucho más grandes que el limo producido por mixinos más pequeños, un ejemplo inusual de cómo el tamaño de las células aumenta con el tamaño del cuerpo en la naturaleza.

Una solución sedimentaria

Esta vez, el equipo de Fudge ha centrado su atención en las madrigueras de los mixinos. Además de arrojar luz sobre el comportamiento reproductivo del mixino, la investigación también podría tener implicaciones ecológicas más amplias. Según los autores, las madrigueras son un factor importante en la renovación de sedimentos, mientras que la ventilación de las madrigueras cambia la química del sedimento de tal manera que podría contener más oxígeno. Esto, a su vez, alteraría qué organismos probablemente prosperarían en ese sedimento. Comprender los mecanismos de excavación también podría ayudar en el diseño de robots excavadores blandos.

Pero primero el equipo de Fudge tuvo que descubrir cómo ver a través del sedimento para observar el comportamiento de excavación. Otros científicos que estudian diferentes animales se han basado en sustratos transparentes como criolita mineral o hidrogeles hechos de gelatina, este último de los cuales se ha utilizado con éxito para observar el comportamiento excavador de los gusanos poliquetos. Fudge et al. optó por la gelatina como reemplazo de sedimentos alojada en tres cámaras acrílicas transparentes personalizadas. Luego filmaron el comportamiento de excavación de gelatina de 25 mixinos seleccionados al azar.

Esto permitió a Fudge et al. para identificar dos fases distintas de movimiento que el mixino utilizó para crear sus madrigueras en forma de U. Primero está la etapa de «golpe», en la que el mixino nada vigorosamente mientras mueve la cabeza de un lado a otro. Esto no sólo sirve para impulsar al mixino hacia adelante, sino que también ayuda a cortar la gelatina en trozos. Esta podría ser la forma en que los mixinos superan el desafío de crear una abertura en el sedimento (o sustrato de gelatina) a través del cual moverse.

Luego viene la fase de «retorcimiento», que parece estar impulsada por una «concordina interna» común a las serpientes. Implica el acortamiento y alargamiento contundente del cuerpo, así como ejercer fuerzas laterales sobre las paredes para apuntalar y ensanchar la madriguera. «Una serpiente que utiliza movimientos de acordeón avanzará de manera constante a través de un canal estrecho o madriguera alternando ondas de alargamiento y acortamiento», escribieron los autores, y la piel suelta del mixino se adapta bien a esa estrategia. La fase de contoneo dura hasta que el mixino excavador saca la cabeza del sustrato. Los mixinos tardaron unos siete minutos o más en promedio en completar sus madrigueras.

Naturalmente, hay algunas advertencias. Las paredes de los contenedores acrílicos pueden haber afectado el comportamiento de las madrigueras en el laboratorio o la forma final de las madrigueras. Los autores recomiendan repetir los experimentos utilizando sedimentos del hábitat natural, implementando videografías de rayos X de mixinos a los que se les implantaron radiomarcadores para capturar los movimientos. El tamaño del cuerpo y el tipo de sustrato también pueden influir en el comportamiento de excavación. Pero en general, creen que sus observaciones «son una representación precisa de cómo los mixinos crean y se mueven dentro de sus madrigueras en la naturaleza».

DOI: Revista de Biología Experimental, 2024. 10.1242/jeb.247544 (Acerca de los DOI).