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Cómo se mueven e interactúan los nadadores diminutos

Explorando el movimiento y comportamiento de los microorganismos en el agua.

― 7 minilectura


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Los nadadores microscópicos, como las bacterias y las algas, tienen formas interesantes de moverse en el agua. Su movimiento nos ayuda a entender no solo cómo se desplazan, sino también cómo interactúan con su entorno. Este artículo explorará cómo operan los diferentes tipos de nadadores diminutos y cómo su movimiento se ve afectado por el agua que los rodea.

Tipos de Nadadores Diminutos

Los nadadores diminutos se pueden dividir en dos grupos según cómo se mueven: aquellos que empujan el agua lejos de sus cuerpos y aquellos que tiran del agua hacia ellos.

En el primer grupo, tenemos organismos como ciertas bacterias que usan estructuras largas parecidas a pelos, llamadas flagelos, en la parte trasera de sus cuerpos. Estos nadadores son conocidos como "Empujadores" porque su movimiento empuja el agua hacia afuera.

En el segundo grupo, encontramos organismos como algunos tipos de algas que tienen flagelos en la parte delantera. Estos se llaman "Tiradores" ya que tiran del agua hacia sí mismos.

Cómo Hacen Olas los Nadadores Diminutos

Cuando estos nadadores se mueven por el agua, crean patrones en él. Los científicos pueden medir estos patrones para entender mejor cómo nadan. Al observar estos patrones, descubrimos que los empujadores y los tiradores generan diferentes patrones de flujo en el agua.

Por ejemplo, cuando los empujadores nadan, crean un flujo fuerte de agua detrás de ellos, mientras que los tiradores generan un flujo que los rodea a medida que tiran del agua. Este flujo se puede pensar como ondas en un estanque, donde el movimiento del nadador crea olas.

Nadando Bajo el Microscopio

Para estudiar estos nadadores, los investigadores usan equipo especial que les permite ver los Flujos de agua que producen mientras nadan. Configuran experimentos utilizando partículas diminutas mezcladas en el agua para rastrear visualmente los patrones de flujo. Así pueden ver cómo los nadadores diminutos influyen en el agua a su alrededor mientras se mueven.

El Papel de las Superficies

Cuando los nadadores diminutos se acercan a superficies, como el fondo de un plato o algún otro obstáculo en el agua, su movimiento empieza a cambiar. Los empujadores y los tiradores responden de forma diferente a las superficies. Mientras que los empujadores tienden a alejarse de las superficies, los tiradores a menudo se mueven hacia ellas.

Este comportamiento se debe en parte a la forma en que su nado crea diferentes patrones de flujo cerca de las superficies. Los tiradores pueden crear una atracción más fuerte hacia las superficies, mientras que los empujadores tienden a deslizarse junto a ellas y alejarse.

Interacción con Superficies

Cuando estos nadadores se acercan a una superficie, entran en juego nuevas dinámicas. Los tiradores, como ciertas algas, pueden sumergirse en la superficie, mientras que los empujadores pueden deslizarse a su lado.

Los investigadores han estudiado esta interacción y han encontrado que los tiradores pueden adherirse a las superficies con mucha más facilidad que los empujadores. Esto puede ser especialmente interesante al observar cómo se comportan organismos como los rotíferos, ya que tienen formas únicas de interactuar con las superficies debido a su estructura corporal y método de nado.

La Importancia de los Tipos de Flujo

Los patrones de flujo creados por los nadadores diminutos nos ayudan a entender mejor las bacterias y las algas. Por ejemplo, en un grupo mezclado de organismos nadadores, algunos pueden crear lo que se conoce como "turbulencia bacteriana", donde sus movimientos llevan a patrones caóticos en el agua. Por otro lado, grupos de algas pueden no crear estos flujos turbulentos.

Este conocimiento puede ayudar a los científicos a predecir cómo las criaturas pequeñas influyen en su entorno e interactúan entre sí. Además, puede tener implicaciones para entender cómo estos organismos pueden ayudar o dificultar entre sí mientras nadan.

Cómo Nadan Tiradores y Empujadores

Cuando tiradores y empujadores nadan, crean lo que se llaman "tensiones" en el agua: fuerzas que influyen en el movimiento del fluido a su alrededor. Esto se puede pensar como corrientes pequeñas formándose dondequiera que vayan. En algunos casos, estas tensiones pueden resultar en comportamientos interesantes, como la forma en que las células espermáticas se agrupan cerca de las paredes en su entorno.

El Comportamiento de los Rotíferos

Los rotíferos son un buen ejemplo de nadadores diminutos complejos. Tienen una manera única de moverse e interactuar con el agua. Pueden adherirse rápidamente a las superficies y girar una vez que están lo suficientemente cerca. Se ha observado que cuando nadan, a menudo realizan un movimiento de vaivén, ayudándoles a navegar e interactuar con su entorno de manera efectiva.

Observaciones Experimentales

Para estudiar a los rotíferos, los científicos pueden observar su comportamiento de nado en entornos controlados. Capturan imágenes de rotíferos en movimiento y analizan los patrones de flujo que crean. Al hacer esto, los investigadores pueden establecer una comprensión más clara de cómo los rotíferos interactúan con las superficies y otros objetos en el agua.

Los rotíferos nadan a velocidades relativamente rápidas, lo que significa que pueden cubrir mucho terreno rápidamente. Esta habilidad les facilita encontrar comida e interactuar con su entorno.

Analizando su Movimiento

El movimiento de los rotíferos se puede categorizar en dos tipos: nadar libremente y pegarse a superficies. Cambian entre estos estados continuamente, lo que es similar a los movimientos que se ven en otros organismos diminutos, como las bacterias.

Cuando nadan, se mueven en líneas relativamente rectas hasta que encuentran una superficie, momento en el cual pueden reorientarse para adherirse. Este comportamiento es consistente con las observaciones de rotíferos donde rápidamente adaptan su ángulo al acercarse a una superficie.

Entendiendo los Patrones de Movimiento

La forma en que los rotíferos cambian entre nadar libremente y adherirse se puede describir utilizando un modelo simple. Este modelo ayuda a predecir cómo se comportan en función de sus velocidades de nado y el tiempo que pasan en cada estado.

Los investigadores han encontrado que el tiempo que un rotífero pasa nadando antes de adherirse puede variar. A menudo nadan durante varios segundos y luego permanecen adheridos a una superficie durante un tiempo similar. Esto significa que el movimiento general de los rotíferos puede parecer aleatorio, como un paseo aleatorio.

El Papel de los Factores Ambientales

Como nadadores diminutos, los factores ambientales influyen en gran medida en su comportamiento. Estos incluyen cómo responden a las superficies y cómo navegan por el agua. Cuando los rotíferos nadan cerca de una superficie, tienden a cambiar de dirección o velocidad.

Los rotíferos también pueden verse afectados por la presencia de otros organismos y la densidad general de su entorno. Esto significa que las interacciones entre diferentes nadadores pueden llevar a resultados variados en su movimiento y comportamiento.

Conclusión

Los nadadores diminutos como las bacterias y las algas muestran comportamientos únicos mientras se mueven en el agua. Sus interacciones con superficies y entre ellos crean patrones que son fascinantes de estudiar. Los tiradores y empujadores exhiben métodos de nado distintos que influyen en cómo se comportan en diferentes entornos.

Al examinar el movimiento y las interacciones de estos organismos diminutos, obtenemos información sobre las complejidades de la vida a nivel microscópico. Comprender estas dinámicas abre nuevas posibilidades para explorar cómo las criaturas pequeñas interactúan con su entorno y se adaptan a los cambios en su medio ambiente.

A medida que la investigación avanza, aprenderemos aún más sobre estos nadadores intrigantes y sus comportamientos. Este conocimiento podría tener amplias aplicaciones, desde la ecología hasta la biotecnología, ayudándonos a comprender mejor los procesos naturales que ocurren en las escalas más pequeñas.

Fuente original

Título: Feeders and Expellers, Two Types of Animalcules With Outboard Cilia, Have Distinct Surface Interactions

Resumen: Within biological fluid dynamics, it is conventional to distinguish between "puller" and "pusher" microswimmers on the basis of the forward or aft location of the flagella relative to the cell body: typically, bacteria are pushers and algae are pullers. Here we note that since many pullers have "outboard" cilia or flagella displaced laterally from the cell centerline on both sides of the organism, there are two important subclasses whose far-field is that of a stresslet, but whose near field is qualitatively more complex. The ciliary beat creates not only a propulsive force but also swirling flows that can be represented by paired rotlets with two possible senses of rotation, either "feeders" that sweep fluid toward the cell apex, or "expellers" that push fluid away. Experimental studies of the rotifer Brachionus plicatilis in combination with earlier work on the green algae Chlamydomonas reinhardtii show that the two classes have markedly different interactions with surfaces. When swimming near a surface, expellers such as C. reinhardtii scatter from the wall, whereas a feeder like B. plicatilis stably attaches. This results in a stochastic "run-and-stick" locomotion, with periods of ballistic motion parallel to the surface interrupted by trapping at the surface.

Autores: Raymond E. Goldstein, P. Prakash, M. Vona

Última actualización: 2024-07-02 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.29.601328

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.29.601328.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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