کنترل صدها پا بدون مغز!

به گزارش همشهری آنلاین، به نقل از فرادید: ستاره دریایی موجودی است که چند صد پای خود را در حالی که اندامی به نام مغز در بدن خود ندارد، کنترل می‌کند. در این گزارش نحوه انجام این کار توسط این موجود دریایی شگفت انگیز شرح داده شده است.

ستاره‌های دریایی در بالا رفتن از صخره‌ها استاد هستند. این بی‌مهرگان چند صد پایی، سطوح عمودی، افقی و حتی وارونه را طی می‌کنند و برای آنها هیچ بستری اعم از سنگی، لزج، شنی یا شیشه‌ای تفاوت ندارد. این در حالی است که آنها این کار را بدون وجود یک سیستم عصبی متمرکز انجام می‌دهند، چه برسد به اینکه مغز داشته باشند.

مقاله جدیدی که توسط یک تیم بین‌المللی از زیست‌شناسان و مهندسان نوشته شده است، نشان می‌دهد که حرکت ستاره دریایی با این وجود بسیار هوشمندانه است و دارای ویژگی‌های داخلی است که به ستاره دریایی اجازه می‌دهد تا حرکت خود را بسته به چالش موجود، برخلاف عدم کنترل مرکزی به طور چشمگیری تطبیق دهد.

ستاره دریایی جانوری از شاخه خارپوستان و رده ستاره‌دریاییان (Asteroidea) است. این نام همچنین به خانواده‌هایی از آبزیان که خویشاوند با ستاره‌های دریایی که از رده ستاره شکننده هستند، استفاده شده ‌است. حدود ۱۹۰۰ گونه ستاره دریایی در تمام اقیانوس‌های جهان، از مناطق گرم و گرمسیری گرفته تا مناطق سرد و قطبی در بستر دریا زندگی می‌کنند. آنها از ناحیه بین جزر و مدی تا اعماق ناحیه مغاکی و عمق ۶ هزار متری یافت می‌شوند، اما بیشترین گوناگونی آنها در مناطق نزدیک به ساحل قابل مشاهده است.

ستاره‌های دریایی از دوره اردویسین، مربوط به دوران دیرینه‌زیستی یعنی حدود ۴۰۰ میلیون سال پیش تاکنون در اقیانوس‌ها و دریاها زندگی می‌کنند. معمولاً در دریاها و اقیانوس‌هایی که دارای شوری طبیعی هستند در اعماق زیاد یا آب‌های ساحلی و در محدوده جزر و مد یافت می‌شوند. به همین دلیل اغلب پس از عقب‌نشینی دریا هنگام جزر می‌توان آن‌ها را روی سواحل مشاهده کرد.

در آب‌های شیرین هرگز نمی‌توان یک ستاره دریایی پیدا کرد، زیرا آنها با زندگی در آب شیرین سازگاری ندارند و در آب‌های کم شور یا بی‌نهایت شور نیز نمی‌توانند زندگی کنند. به عنوان مثال در دریای خزر یا دریاچه‌های داخلی ایران هیچ گونه‌ای از ستاره‌های دریایی وجود ندارد. در عوض در خلیج فارس چند گونه از آنها یافت می‌شود. این نشان می‌دهد که ستاره‌های دریایی در طول ۴۰۰ میلیون سال زندگی خود نتوانسته‌اند با شرایط شوری اندک سازش کنند و به همین خاطر همیشه در دریاها و اقیانوس‌های دارای شوری ۳۵ در هزار یافت می‌شوند.

ستاره‌های دریایی با شکل متقارن جذاب خود در ادبیات، افسانه‌ها، طراحی و فرهنگ عامه نقش داشته‌اند. آنها گاهی توسط مردم کنجکاو جمع‌آوری و نگهداری می‌شوند، در طراحی یا لوگوها استفاده می‌شوند و در برخی فرهنگ‌ها، علیرغم سمیت احتمالی، خورده می‌شوند.

قسمت زیرین هر بازوی ستاره دریایی با ردیف‌هایی از پاهای لوله‌ای هیدرولیکی یا پودیا(podia) پوشیده شده است. منظور از «لوله» در واقع یک ساقه عضلانی انعطاف‌پذیر است که مایع را از طریق سیستم عروقی آبی خود پمپاژ می‌کند تا حرکت را ممکن سازد. هر پا نیز در واقع یک دیسک مسطح و انعطاف‌پذیر در نوک ساقه است که برای اتصال خود به سطوح، یک لجن چسبنده از خود ترشح می‌کند.

ستاره دریایی معمولی با نام علمی «Asterias rubens» چهار ردیف پای لوله‌ای روی هر بازو دارد، به این معنی که آنها برای خزیدن به اطراف، باید زمان‌بندی صدها اندام مستقل را هماهنگ کنند.

نویسندگان این مطالعه توضیح می‌دهند: برخلاف بسیاری از حیوانات، ستاره‌های دریایی رابطه ساده‌تری بین جرم بدن و سرعت خزیدن نشان می‌دهند. به طور کلی، بدن‌های بزرگتر معمولاً با سرعت کمتری همراه هستند، همانطور که درباره وجود زائده‌های بیشتر نیز این چنین است، اما در مورد «Asterias rubens» اینطور نیست.

برای اینکه به خوبی بررسی کنیم که کدام پاها در هر زمان معین درگیر حرکت هستند، دانشمندان تغییرات نور را هنگام خزیدن ستاره دریایی در شیشه روشن و با انکسار بالا در آزمایشگاه اندازه‌گیری کردند. این روش در تصویربرداری از پاهای حشرات، حیوانات و انسان مفید بوده است.

هر زمان که یک ستاره دریایی با شیشه مخصوص تماس پیدا می‌کرد، نحوه شکست نور تغییر می‌کرد و ناحیه تماس را با نقطه روشن رد پای یک ستاره دریایی روشن می‌کرد.

ستاره دریایی صرف نظر از اینکه چند پای لوله‌ای آن با زیرلایه در تماس بود، تقریباً با همان سرعت می‌خزید، اما وقتی زمان چسبندگی پای لوله‌ای افزایش می‌یافت، سرعت خزیدن آنها کاهش می‌یافت.

این نشان می‌دهد که ستاره دریایی زمان‌بندی هر پا را نه از طریق یک سیستم مرکزی نورون‌ها، بلکه با تغییر مدت زمان تماس آن در پاسخ به بار مکانیکی تنظیم می‌کند؛ نظریه‌ای که با دادن کوله‌پشتی‌های سنگین به ستاره دریایی برای مشاهده چگونگی تأثیر تلاش اضافی بر «راه رفتن» آنها، بیشتر پشتیبانی می‌شود.

کوله‌پشتی‌ها ۲۵ یا ۵۰ درصد به کل وزن بدن ستاره دریایی اضافه می‌کردند. همانطور که گمان می‌رفت، این بارِ اضافی، زمان چسبندگی برای هر پا را به طور قابل توجهی افزایش داد.

محققان می‌گویند: ما حرکت معکوس، یعنی راه رفتن ستاره دریایی روی سطح محفظه خود را هم به صورت تجربی و هم از طریق شبیه‌سازی بررسی کردیم و دریافتیم که پاهای لوله‌ای رفتار تماسی خود را هنگامی که حیوان نسبت به گرانش وارونه قرار می‌گیرد، تنظیم می‌کنند.

آنها افزودند: یافته‌های ما در مجموع نشان می‌دهد که ستاره‌های دریایی حرکت خود را با تغییر تقاضاهای مکانیکی با تعدیل تعاملات پای لوله‌ای-بستر تطبیق می‌دهند و یک استراتژی قوی و غیرمتمرکز برای پیمایش در زمین‌های متنوع و چالش‌برانگیز را آشکار می‌کنند.

این پژوهش در مجموعه National Academy of Sciences منتشر شده است.