研究发现蓝喉喇叭虫偏好“角落”空间:单细胞生物可通过形状变化感知几何环境

richlovec 1500_400 (1)
 

实验室的一次意外观察显示,蓝喉喇叭虫(Stentor coeruleus)这一约1毫米长的单细胞生物,可能对环境中的“角落”与狭窄缝隙具有明显偏好。由于其喇叭状外形,该生物有时被称为微生物界的“鸭嘴兽”。

据研究人员介绍,助理教授越后谷旬(Syun Echigoya)近两年来一直尝试在实验室条件下维持蓝喉喇叭虫存活。他表示,原生动物培养需要在培养基与营养条件之间保持精确平衡。一次在看到燕麦粒可作为食物来源的资料后,他向培养皿中加入了燕麦粒。

次日,培养皿中蓝喉喇叭虫看似“消失”。越后谷在显微镜下掀起一粒燕麦后发现,这些生物聚集在燕麦粒与下方表面之间的狭窄缝隙中,并在受限空间内紧密固定。

越后谷称,这一现象促使团队怀疑蓝喉喇叭虫可能对周围几何结构敏感。随后,他与富山大学的合作者开展验证研究,相关成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

研究团队制作了几何形状可精确控制的微型腔室,用以模拟微生物在自然水生环境中可能遇到的结构差异。腔室设计包括光滑平面以及带有边缘、角度和类似角落的狭窄空间。越后谷表示,团队系统改变了角落的角度与深度等几何特征,提供不同“锚定位置”选项,并通过视频记录进行定量行为分析,同时辅以数值模拟。

实验观察显示,蓝喉喇叭虫的运动并非随机。研究人员记录到,细胞在初期会自由游动并探索环境;当接近表面后,其行为出现变化:细胞体形发生轻微的不对称转变,并借助纤毛的协调摆动沿墙面滑行,随后逐步进入更紧凑、类似角落的空间。一旦到达该区域,细胞会附着并固定在表面上。

研究团队指出,尽管蓝喉喇叭虫仅为单细胞生物,且没有眼睛、大脑或神经系统,但其仍能通过改变自身形状来感知并响应环境结构。越后谷表示,这种策略并不依赖对结构的“认知识别”,而是通过身体形态变化与表面发生物理互动,从而找到适合附着的角落空间。

北海道大学物理行为学实验室负责人、西神幸典副教授表示,这些结果提示,自然环境中细微的物理特征也可能显著影响微生物的栖息地选择与扩散。在微观尺度下,环境中存在大量裂缝与避护空间,定位并定居于这些受保护的生态位,或有助于解释微生物如何生存、移动并形成群落。


分享:


发表评论

登录后才可评论。 去登录