آخرین اخبار تکنوژی،‌ فن آوری از سراسر دنیا

چگونه مارمولک‌ها از افتادن دم در مواقع غیرضروری جلوگیری می‌کنند؟

7

مارمولک‌ها به دلیل انداختن دُم خود در مواقع ضروری، موجودات خاص و مشهور هستند، در همین راستا یکی از سوالات جالب‌توجه در این حوزه این است که این خزندگان چگونه دُم جداشدنی خود را نگه می‌دارند و تنها در هنگامی که احساس خطر می‌کنند، آن را می‌اندازند؟

ساختار جالب دُم مارمولک و قابلیت‌های آن

پاسخ این سوال را می‌توان در ساختارِ زائده مانندی در برشی از دُم مارمولک جست‌وجو کرد. درواقع پژوهشگران گزارش می‌کنند که ساختارِ داخلی دم این خزنده شامل نانوحفره‌ها (Nanopores) و میکرومیله‌های (Micropillars) خاصی است که دم مارمولک را به اندازه‌ای محکم نگه می‌دارد که در اثر حرکت و برخورد با موانع جدا نشود، اما در عین حال در حالتی قرار دارد که می‌تواند در مواقع اضطراری دم را رها کند.

قطع ارادی اندام یا اتوتومی (Autotomy)، یک استراتژی دفاعی رایج در قلمرو حیوانات (از جمله بسیاری از گونه‌های مارمولک) است، که البته می‌تواند کاملا مخاطره‌آمیز هم باشد. وجود یک اندام جداشدنی در بدن جانور همواره با خطرِ از دست دادن تصادفی ناشی از برخورد یا ضربه همراه باشد. دُم مارمولک از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است که ساختاری مشابه با دوشاخه‌ و پریز برای اتصال دارد. بسته به اینکه مارمولک قصد داشته باشد که چه مقدار از دم را بیاندازد، دم می‌تواند در امتداد هر یک از نقاط، شکسته شود. لازم به ذکر است که این نقاط قابل قطع، صفحات قابل شکست (Fracture Planes) نام دارند.

در هر برش از دم مارمولک، زائده‌هایی ماهیچه‌ای و مخروطی شکل به صورت دایره‌‌وار قرار گرفته‌اند که می‌توانند با سوراخ‌هایی در برش دیگر، به خوبی چفت شود (مانند پریز و دوشاخه‌ی برق). در همین راستا، جالب است بدانید که هر زائده به نوبه خود همچون جنگلی از برآمدگی‌ها یا میکرومیله‌ها است که روی آن را کاملا پوشانده است (برای درک بهتر این ساختار می‌توانید به شکل زیر مراجعه کنید!).

دم مارمولک چطور می‌افتد؟

در این شکل، نقاط اتصال (زائده‌ها و سوراخ‌ها) یا صفحه‌ی شکست در هر برش از دم مارمولک، نمایش داده شده است. این اتصالات چندان محکم نیستند و مستعد شکستگی‌های تصادفی هستند. به طور کلی مارمولک‌هایی که قادر به انداختن دم خود هستند، در طی زمان به ساختاری پیچیده‌ برای دم خود دست یافته‌اند که همراه با ویژگی‌هایی در مقیاس میکرو و نانو است و می‌تواند در زمان خطر به راحتی بیافتد و در عین حال با برخورد و حرکت خزنده بر روی زمین، از آن جدا نشود!

آزمایش‌هایی برای درک عمیق‌تر ساختار دُم مارمولک

برای کشف و درک دقیق‌ترِ عملکرد دُم این موجودات، پژوهشگران ابتدا دم سه گونه‌ی مختلفِ مارمولک را با یک کشش ملایم جدا کردند. سپس به بررسی تکه‌های بریده شده‌ی دم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (Scanning Electron Microscope) پرداختند. جالب است بدانید که با بزرگنمایی هر یک از برآمدگی‌های روی زائده‌ها وجود نانوحفره‌هایی بر روی آن‌ها مشخص شد.

تصویر میکروسکوپی از دم مارمولک

هر بخش از امتداد دم مارمولک، دارای هشت زائده‌ی ماهیچه‌ای و مخروطی شکل (سمت چپ) است که مانند یک دوشاخه برای پریز (سوراخ‌‌های بخش دیگر) عمل می‌کند. تصویری بزرگ‌ شده از یکی از زائده‌ها (سمت راست)، که میکرومیله‌هایی پوشیده از نانوحفره‌ها را نشان می‌دهد.

محققان همچنین آثار خفیفی را ناشی از میکرومیله‌های زائده بر دیواره‌های داخلی سوراخ‌ها مشاهده کردند که مانند انگشتانی که به آرامی در خاک رس فشار داده می‌شود، از خود ردی به‌جای گذاشته بودند. این مساله برای محققان جای شگفتی دارد، چراکه انتظار می‌رفت که میکرومیله‌ها به طور کامل در سوراخ (مانند دکمه چسبی) قفل شوند. اما این مشاهدات نشان داد که این میکرومیله‌های برآمده، هیچ‌گونه چسبندگی اضافی را ایجاد نمی‌کنند.

راز دم مارمولک

برای اتصال قسمت‌های دم مارمولک به یکدیگر، زائده‌ها به خوبی در سوراخ‌های مربوطه (مانند تورفتگی‌های سایه‌دار در تصویر سمت چپ) قرار می‌گیرند. دیواره‌های داخلی سوراخ‌ها (تصویر سمت راست) نسبتاً صاف هستند؛ اما می‌توان آثار خفیفی از میکرومیله‌های برآمده را بر روی آن مشاهد کرد.

بنابراین با وجود چنین مشاهداتی، دانشمندان به اینکه میکرومیله‌ها (میکرومیله‌های نانوحفره‌دار) باید نقش دیگری داشته باشند، مشکوک شدند. در طی این روند، افراد تیم شروع به ساختن، دم مارمولکی از جنس پلی دی متیل سیلوکسان (Polydimethylsiloxane) کردند. جالب است بدانید که این ماده حالتی لاستیکی و گوشت مانند دارد، و برای تقلید فرآیند جدا شدن دُم بسیار عالی است. چراکه به محققان اجازه می‌دهد تا نیروهایی را که در حین قطع دم، اعمال می‌شود را بررسی کنند. در طی این بررسی‌ها پژوهشگران دریافتند که شکاف‌های عمیقِ بین میکرومیله‌ها، همراه با سوراخ‌های کوچک‌ (نانوحفره‌ها) روی سطوح آن‌ها، فرآیند شکستگی و قطعی اولیه را کند می‌کند.

محققان اذعان دارند که اگر در اثر ضربه‌ای، ترک یا شکافی بر روی برشی از دُم ایجاد شود و به حفره‌ها برسد (که تقریبا فضای خالی است!)، پیشروی شکاف با وجود همین شیارها و فرورفتگی‌ها متوقف می‌شود و سپس انرژی انتشار خود را از دست می‌دهد! به عبارت دیگر، شروع و پیشروی یک شکستگی را می‌توان در مسیر خود متوقف کرد.

بنابراین، هر فرورفتگی و شیار کمک کننده است؛ درواقع میکرومیله‌های دارای نانوحفره‌ها، قابلیت چسبندگی دُم را ۱۵ برابر بیشتر از زائده‌های صاف و بدون میکرومیله‌ها و کمی بیشتر از میکرومیله‌های بدون نانوحفره، افزایش می‌دهند. به طور کلی ساختار سلسله مراتبی زائده (Prong)، میله (Pillar) و حفره (Pore)، استحکامِ برش‌های دم مارمولک را به تعادلی زیبا می‌رساند، که نه خیلی سفت و نه خیلی شُل!

میکرومیله‌های دارای نانوحفره‌ها، قابلیت چسبندگی دُم را ۱۵ برابر بیشتر از زائده‌های صاف و بدون میکرومیله‌ها و کمی بیشتر از میکرومیله‌های بدون نانوحفره، افزایش می‌دهند!

جمع‌بندی

با توجه به آنچه مطرح شد، باید بدانید که این دست از سازگاری‌ها برای بقای مارمولک‌ها مهم است، زیرا در حالی که اتوتومی به جلوگیری از تبدیل شدن مارمولک به ناهار کمک می‌کند، می‌تواند یک مکانیسم دفاعی پرهزینه هم باشد. چراکه بر توانایی مارمولک برای دویدن، پرش، جفت‌گیری و فرار از دست شکارچیان تاثیر می‌گذارد. بنابراین، مهم است که مارمولک بتواند تنها در صورت لزوم، دُم خود را رها کند.

  • رازِ لانه‌ی محکم پرندگان چیست؟

منبع: ScienceNews

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.