Meccanismi di espulsione di un cannone fungino (E. muscae s. str.) e del cannone ad acqua dolce (tubo elastomerico). (a) Immagine SEM dei conidiofori del fungo E. muscae s. str. La punta di ogni cellula si differenzia in un conidio delimitato da un setto (indicato in c). Barra della scala, 20 micron. Inserto:mosca con bande distintive bianco/giallastre di conidiofori fungini. (b) Videografia ad alta velocità (15 000 fps) dell'espulsione di un conidio (traccia blu solida) dal suo conidioforo (traccia grigia tratteggiata) in corrispondenza della linea di rottura (traccia rossa) appena sotto il setto. Il protoplasma (traccia bianca punteggiata) viene osservato come una piccola goccia satellite e una seconda goccia liquida che rimane attaccata al conidioforo. Barra della scala, 20 micron. (c) Meccanismo di espulsione per (in alto a sinistra, barra della scala, 10 µm) il cannone fungino e (in alto a destra, barra della scala, 1 mm) il cannone ad acqua dolce. In basso:la spora o proiettile (blu) viene rilasciata dal cannone (grigio) con velocità v0 quando la pressione crescente p vince la forza di richiamo; il cannone fungino ha la forza di linea elastica Fel mentre il cannone ad acqua dolce ha la forza di attrito di contatto Fms. Credito: Journal of The Royal Society Interface (2019). DOI:10.1098/rsif.2019.0448
Un team di ricercatori dell'Università tecnica della Danimarca, l'Università di Copenaghen e l'Università e ricerca di Wageningen hanno costruito un minuscolo "cannone morbido" biomimetico per capire meglio come vengono disperse le spore fungine. Nel loro articolo pubblicato su Journal of the Royal Society Interface , il gruppo descrive la costruzione del loro piccolo cannone e cosa hanno imparato sparando.
Entomophthora muscae è un tipo di fungo che sopravvive infettando e prendendo il controllo delle mosche domestiche femminili. Una volta che una spora atterra sulla sua pelle, il fungo scava e si fa casa. Oltre ad assumere il controllo del sistema circolatorio, il fungo si fa strada anche nel cervello e inizia a controllare il comportamento della mosca. Il fungo sopravvive mangiando la mosca dall'interno verso l'esterno, e poco prima che la mosca muoia, è fatto atterrare su un punto alto vicino.
Dopo di che, il fungo crea gambi all'esterno della mosca che sono essenzialmente tubi cavi pieni di liquido e una spora. La pressione all'interno degli steli si accumula fino a un certo punto, poi, proprio al momento giusto, il liquido contenente la spora viene rilasciato, spingendo il carico in aria. I ricercatori riferiscono che i cannoni sparano quando un maschio vola, attratto dal cadavere femminile, si avvicina o lo tocca. Al momento dello sparo, le spore si fanno strada verso la superficie della pelle del maschio, che lo trasmette a una femmina sana inconsapevole durante l'accoppiamento. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di saperne di più sul meccanismo del cannone. A quello scopo, ne hanno costruito una loro versione ridotta e poi hanno testato come ha risposto.
Il team ha costruito il cannone con un polimero simile alla gomma con un tappo a un'estremità. Dopo averlo riempito dall'altra parte, sono stati in grado di aumentare la pressione nel tubo. Il team ha testato il loro cannone biomimetico sparandolo con carichi utili di diverse dimensioni a diverse quantità di pressione. Riferiscono che il loro minuscolo cannone era in grado di sparare carichi fino a 10 metri al secondo. Hanno anche scoperto che la velocità di espulsione rallentava man mano che il cannone diventava più grande, e che la dimensione ottimale delle spore era di circa 10 micrometri, vicino alla dimensione delle spore naturali, e abbastanza piccole da viaggiare con una leggera brezza.
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