Kujutage ette, et teie käed on kinni peaaegu kõigele, mida nad puudutasid. Inimesed peavad selle pärast muretsema ainult ebaõnnestunud juhtumite korral, mis hõlmavad hullumeelset liimi. Arvate siiski, et kaheksajalad kannataksid liigselt kinnistuvate jäsemete all: nende kaheksa kombitsat on vooderdatud sadade kombatavate iminappidega, mis muudavad kuju ja tunnevad toitu. Miks need relvad ei kleepu ega sõlme sõlmi?
Seotud sisu
- Kümme uudishimulikku fakti kaheksajalgade kohta
- Kaetud kaheksajala relvad on oma mõtetega
- Miimiline kaheksajalg
"On üllatav, et keegi seda küsimust isegi ei küsinud, " ütleb Jeruusalemma Heebrea Riikliku Ülikooli kaheksajala neurobioloogi Benny Hochneri labori teadur Guy Levy. Relvade kokkukleepumise ja sõlmedega sidumise probleem võib inimese vaatevinklist tunduda rumal. Kuid kaheksajala jaoks on see oluline liikumise juhtimise evolutsiooniline jõud.
Levy, Hochner ning nende kolleegid USA-st ja Iisraelist arvavad, et nad on aru saanud, kuidas kaheksajalad seda teevad. Täna ajakirjas Current Biology avaldatud uuringu kohaselt annab kaheksajala nahk keemilise signaali kombitside iminappa reflekside alistamiseks. Iga keemiline signaal võib olla ainulaadne ka kaheksajala suhtes, mis takistab ka neil mõnikord kannibalistlikel organismidel süüa omaenda relvast lõigatud tükke.
Teadlased tunnevad huvi nende võõrapärase väljanägemisega loomade vastu, sest sarnaselt inimestega on neil suured ajud. Need ajud koosnevad 200 miljonist neuronist ja suudavad probleeme lahendada ja meelde jätta (ning isegi ennustada olulisi jalgpallimänge). „Kaheksajala maailmapildi tõeline mõistmine on kriitiline, et mõista, mis on need tegurid, mis tekitavad suure aju, “ ütleb CUNY Brooklyni kolledži bioloog Jennifer Basil, kes polnud uuringuga seotud.
Kaheksajala närvisüsteem erineb meie omast võtmetähtsusega: 300 miljonit perifeerset neuroni ulatuvad läbi nende kombitsad ja hõlbustavad liikumist. Vastupidised pöidlad on suurepärased, kuid need pingutatavad kombitsad annavad kaheksajaladele liikumisvabaduse, mis võimaldab neil toitu haarata, väikestes ruumides peituda ja akvalangide kaameraid varastada.
Octopus vulgarise kombitsaid joondavad iminapad korjavad keemilisi ja sensoorseid signaale, et põhiliselt maitsta potentsiaalseid toiduaineid. (Foto: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Pildid / Corbis) "Kaheksajalal on täielik kontroll oma relvade üle, kuid kontroll jaguneb aju ja käte vahel, mis on teatud määral autonoomsed, " ütleb Levy. Niisiis, kui kaheksajala käsivarre juhuslikult või kiskjaga võitlemisel tükeldatakse, jääb see aktiivseks umbes tund aega - hoiab vaistlikult ja hoiab käes kõike, mida see puudutab.
Autonoomsuse tõttu nägid teadlased amputeeritud kaheksajalgade relvi viisina, kuidas proovida vastata küsimustele, kuidas need kannibalistlikud loomad tunnevad potentsiaalsest toidust enda külge kinnitatud (ja kinnitamata) relvi.
Teadlased amputeerisid oma laboris harilikult kaheksajalgadelt ( Octopus vulgaris ) saadud inimlikku kätt. "See ei ole kaheksajalgade jaoks traumeeriv sündmus, " selgitab Levy, kes viis suure osa laboritöödest läbi oma kolleegi Nir Nesheriga. "Nad kaotavad looduses mitu korda relvad ja jätkavad normaalset käitumist ning käsi kasvab tagasi."
Teadlased panid kaheksajala ja erinevad esemed - amputeeritud relvad, nülgitud relvad, kalad, krevetid ja osaliselt kaheksajala nahaga kaetud petrianumad - paaki ja jälgisid juhtunut. Amputeeritud relvad pole kunagi enda külge kinnitanud ega haara paagis olnud elusate kaheksajalgade käsivart, vältides selle asemel selle endisi naabrimehi.
Lõigatud harud kinnitusid aga kaheksajala nülitud õlgade ja Petri tasside plastosa külge. Teadlased mõõtsid igale objektile rakendatud jõudu ja leidsid, et käed ei rakendanud kunagi nahale haardejõudu. Nii et signaal takistas imiku kinnitusreflekse, pidi see tulema nahast.
Kaheksajalg hõõrub käed üle oma värskelt amputeeritud käe, hellitades seda, kuid ei haara nahka. Kaheksajalad haaravad leegitsevast käest ainult amputatsioonikohas, kus liha on paljastatud, ja hoiab seda nokas söömata. (Video: Praegune bioloogia, Nesher jt) Kaheksajala nahk on uskumatult keeruline; see koosneb värvimuutvatest rakkudest, mida nimetatakse kromatofoorideks, koos keemiliste signaalivõrkudega ja närvirakkudega. Et testida, kas keemiline signaal võib mängida, määrisid nad erinevatele Petri tassidele ekstraheeritud kaheksajala naha eritised ja kalanaha eritised ning panid need kaheksaluse mahutitesse koos eraldatud varrega.
Kaheksajala limaga Petri tassidele rakendatud jõud olid kümme korda vähem kui tavalised Petri tassid ja 20 korda vähem kui Petri tassid kalamaimuga. Ilmselt edastas mingi nahakeemia teate "Tentacles off!"
Keemilised signaalid on bioloogias laialt levinud, kuid teadlased märgivad, et see on esimene keemiline signaal, mis käivitab motoorset käitumist, mis ei tule aju käsuliinist alla. See signaal mitte ainult ei lase olendil end sõlme siduda, vaid tõenäoliselt ka hoiab looma söömast enda lõigatud käsi. Paagikatsetes fikseeriti elusad kaheksajalad mõnikord ka amputeeritud relvade külge, kuid nad haarasid suurema tõenäosusega käe ja käsitsesid seda nagu toit, kui see kunagi nende hulka ei kuulunud.
Kaheksajalad asetavad käe suhu, ravides seda nagu toitu.Keemilised signaalid tunduvad looma jaoks ainulaadsed, kuid iga signaali unikaalsuse kindlakstegemine ja keemilise retsepti allakinnitamine nõuab täiendavat uurimist. "See enese keemiline äratundmine, eriti sellises organismis, millel on nii vabakujulised lisad, on oluline mõistmaks, kuidas selline loom töötab, kuna teist sellist looma pole, " räägib Basil.
Nende ainulaadne keha ja perifeerne närvisüsteem on haaranud ka biorobotikumide rühmade tähelepanu. Mitmed laborid kogu maailmas üritavad kaheksajalal põhinevat pehmet kere sisaldavat robotit arendada meditsiiniseadmetest kuni eakate hooldusasutuste patsientide teisaldamiseni. Sel juhul töötab Iisraeli labor Euroopa pingutusega nimega STIFF-FLOP, mis arendab kaheksajala kombitsal põhinevat elastset robotkätt, et aidata vähem invasiivseid operatsioone.
"Mehhanism, nagu me siin leidsime, võib olla inseneridele suureks abiks, " ütleb Levy. Näiteks võiks programmeerida kaheksajala käsivarretaolise kirurgilise tööriista, et vältida takistusi keemilise äratundmise teel, või "kui manipulaator peab roomama läbi soolte torude, saab selle programmeerida vältima soolte seintega manipuleerimist, " soovitab ta.
Võimalused tunduvad lõpmatud. Võib-olla uurivad kaheksajalalised robotid mõnel päeval isegi meie ookeanide sügavusi ... koos kombitsidega, mis muidugi kokku ei kleepu.
Parandus: selle artikli eelmises versioonis väideti, et kaheksajala perifeerne närvisüsteem sisaldab 300 närvi asemel 300 närvi.
