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# Biologia# Biofísica

Como Nadadores Minúsculos Se Movem e Interagem

Explorando o movimento e o comportamento de microrganismos na água.

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Índice

Pequenos nadadores, como bactérias e algas, têm formas interessantes de se mover pela água. O jeito como eles se deslocam pode nos ajudar a entender não só como eles viajam, mas também como interagem com o que tá ao redor. Esse artigo vai dar uma olhada em como diferentes tipos de pequenos nadadores agem e como o movimento deles é afetado pela água em volta.

Tipos de Pequenos Nadadores

Pequenos nadadores podem ser divididos em dois grupos com base na forma como se movem: aqueles que empurram a água pra longe dos corpos e aqueles que puxam a água pra perto deles.

No primeiro grupo, temos organismos como certas bactérias que usam estruturas longas e parecidas com cabelo, chamadas de flagelos, na parte de trás do corpo. Esses nadadores são conhecidos como "Empurradores" porque o movimento deles empurra a água pra longe.

No segundo grupo, temos organismos como alguns tipos de algas que têm flagelos na frente. Esses são chamados de "Puxadores", já que puxam a água pra perto de si.

Como Pequenos Nadadores Fazem Ondas

Quando esses pequenos nadadores se movem pela água, eles criam padrões na água ao redor. Cientistas conseguem medir esses padrões pra entender melhor como esses organismos nadam. Ao olhar pra esses padrões, percebemos que empurradores e puxadores criam Fluxos diferentes na água.

Por exemplo, quando os empurradores nadam, eles geram um fluxo forte de água atrás deles, enquanto os puxadores criam um fluxo que os envolve enquanto puxam a água. Esse fluxo pode ser comparado com as ondas em um lago, onde o movimento do nadador gera ondas.

Nadando Sob o Microscópio

Pra estudar esses pequenos nadadores, pesquisadores usam equipamentos especiais que permitem ver os fluxos de água que eles produzem enquanto nadam. Eles montam experimentos usando partículas minúsculas misturadas na água pra acompanhar visualmente os padrões de fluxo. Assim, conseguem ver como os pequenos nadadores influenciam a água ao redor enquanto se movem.

O Papel das Superfícies

Quando pequenos nadadores se aproximam de superfícies, como o fundo de um recipiente ou algum obstáculo na água, o movimento deles começa a mudar. Empurradores e puxadores respondem de forma diferente às superfícies. Enquanto os empurradores tendem a nadar pra longe delas, os puxadores muitas vezes se movem em direção a elas.

Esse comportamento é um pouco por causa de como o nado deles cria padrões de fluxo diferentes perto das superfícies. Puxadores conseguem criar uma atração mais forte pelas superfícies, enquanto empurradores tendem a deslizar ao longo e pra longe.

Interação com Superfícies

Quando esses pequenos nadadores chegam perto de uma superfície, novas dinâmicas entram em ação. Puxadores, como certas algas, podem mergulhar na superfície, enquanto os empurradores podem só deslizar ao lado dela.

Pesquisadores estudaram essa interação e descobriram que puxadores conseguem se fixar nas superfícies com mais facilidade do que os empurradores. Isso pode ser particularmente interessante ao olhar como organismos como os rotíferos se comportam, já que eles têm formas únicas de interagir com superfícies por causa da estrutura do corpo e do método de nado.

A Importância dos Tipos de Fluxo

Os padrões de fluxo criados pelos pequenos nadadores ajudam a gente a entender melhor bactérias e algas. Por exemplo, em um grupo misto de organismos nadadores, alguns podem criar o que é conhecido como "turbulência bacteriana", onde os movimentos deles levam a padrões caóticos na água. Por outro lado, grupos de algas podem não criar esses fluxos turbulentos.

Esse conhecimento pode ajudar os cientistas a prever como criaturas pequenas influenciam o que está ao redor e interagem entre si. Além disso, pode ter implicações pra entender como esses organismos podem ajudar ou atrapalhar uns aos outros enquanto nadam.

Como Puxadores e Empurradores Nadam

Quando puxadores e empurradores nadam, eles criam o que chamamos de "estresses" na água-forças que influenciam o movimento do fluido ao redor deles. Isso pode ser pensado como pequenas correntes se formando aonde quer que eles vão. Em alguns casos, esses estresses podem resultar em comportamentos interessantes, como a maneira como células de esperma se agrupam perto de paredes em seu ambiente.

O Comportamento dos Rotíferos

Rotíferos são um bom exemplo de pequenos nadadores complexos. Eles têm um jeito único de se mover e interagir com a água. Eles conseguem se fixar rapidamente em superfícies e dar voltas uma vez que estão perto o suficiente. Foi observado que, quando nadam, frequentemente fazem um movimento de vai e vem, ajudando-os a navegar e interagir com o ambiente de forma eficaz.

Observações Experimentais

Pra estudar rotíferos, cientistas podem observar o comportamento deles em ambientes controlados. Eles capturam imagens dos rotíferos em movimento e analisam os padrões de fluxo que eles criam. Fazendo isso, os pesquisadores conseguem entender melhor como os rotíferos interagem com superfícies e outros objetos na água.

Os rotíferos nadam em velocidades relativamente rápidas, o que significa que conseguem cobrir bastante terreno rapidamente. Essa habilidade facilita a busca por alimento e a interação com o que tá ao redor.

Analisando o Movimento Deles

O movimento dos rotíferos pode ser categorizado em dois tipos: nadando livremente e grudando em superfícies. Eles trocam entre esses estados continuamente, o que é parecido com os movimentos vistos em outros organismos pequenos, como bactérias.

Quando estão nadando, eles se movem em linhas relativamente retas até encontrarem uma superfície, momento em que podem reorientar-se pra se fixar. Esse comportamento é consistente com observações de rotíferos onde eles rapidamente adaptam o ângulo quando se aproximam de uma superfície.

Entendendo os Padrões de Movimento

A forma como os rotíferos trocam entre nadar livremente e se grudar pode ser descrita usando um modelo simples. Esse modelo ajuda a prever como eles se comportam com base nas velocidades de nado e no tempo que passam em cada estado.

Pesquisadores descobriram que o tempo que um rotífero passa nadando antes de se fixar pode variar. Eles costumam nadar por vários segundos e depois ficam grudados em uma superfície por um tempo similar. Isso significa que o movimento geral dos rotíferos pode parecer aleatório-como uma caminhada aleatória.

O Papel de Fatores Ambientais

Como pequenos nadadores, fatores ambientais influenciam muito o comportamento deles. Isso inclui como eles reagem a superfícies e como navegam pela água. Quando os rotíferos nadam perto de uma superfície, eles têm uma tendência a mudar de direção ou velocidade.

Rotíferos também podem ser afetados pela presença de outros organismos e pela densidade geral do ambiente ao redor. Isso significa que as interações entre diferentes nadadores podem levar a resultados variados em seu movimento e comportamento.

Conclusão

Pequenos nadadores como bactérias e algas mostram comportamentos únicos enquanto se movem pela água. As interações deles com superfícies e entre si criam padrões que são fascinantes de estudar. Puxadores e empurradores exibem métodos de nado distintos que influenciam como se comportam em diferentes ambientes.

Ao examinar o movimento e as interações desses pequenos organismos, ganhamos uma visão das complexidades da vida em nível microscópico. Entender essas dinâmicas abre novas possibilidades para explorar como criaturas pequenas interagem com o que as cerca e se adaptam a mudanças em seu ambiente.

À medida que a pesquisa continua, vamos aprender ainda mais sobre esses nadadores intrigantes e seus comportamentos. Esse conhecimento pode ter amplas aplicações, desde ecologia até biotecnologia, ajudando a entender melhor os processos naturais que ocorrem nas escalas menores.

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2024-07-02 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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