اسرار تار عنکبوت آشکار شد! محققان کشف کردند که چگونه عنکبوت ها در تاریکی تار می سازند. آن ها تک تک حرکات هر هشت پای عنکبوت را زمانی که در تاریکی مشغول ساخت تار بود، ردیابی و ثبت کردند.
حالا داستان چیه؟
محققان با استفاده از دید در شب و هوش مصنوعی، تمام حرکات هر هشت پای عنکبوت را هنگام ساخت تار در تاریکی، ردیابی کردند. پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز دقیقاً کشف کردند که چگونه عنکبوت ها تار می‌سازند.
کشف اسرار تار عنکبوت توسط محققان، ما را به درک گوشه ی کوچکی از شگفتی های خلقت، نزدیک تر می سازد. این که چگونه موجوداتی با مغز بسیار کوچک تر نسبت به مغز انسان، قادر به ایجاد ساختارهایی با چنین ظرافت، پیچیدگی و دقت هندسی هستند.
این مقاله در نشریه زیست شناسی معاصر منتشر شد.
ماجرا از کجا شروع شد؟
اندرو گوردوس، نویسنده ارشد مقاله و بیولوژیست رفتارشناسی دانشگاه جانز هاپکینز است. او می‌گوید: «من اولین بار هنگامی که با پسرم در طبیعت در حال شکار پرندگان بودیم، به این موضوع علاقه مند شدم. پس از دیدن یک تار عنکبوت، با خودم فکر کردم عنکبوت با مغز بسیار کوچک خود، چگونه این رفتار شگفت انگیز را انجام می دهد. اکنون ما برای اولین بار، طرح کرئوگرافی (حرکات عنکبوت) را برای ساخت تار مشخص کردیم.»
عنکبوت های بافنده، معمار های طبیعت
عنکبوت های بافنده ای که تار ها را فقط با استفاده از حس لامسه می سازند، قرن هاست که انسان ها را شگفت‌زده می کنند. البته همه ی عنکبوت‌ها تار نمی‌سازند. اما عنکبوت های بافنده جزو زیر مجموعه ای از گونه های جانوری هستند که به خاطر خلاقیت‌های معماری شان شناخته می شوند.
گوردوس می گوید: «چگونه مغز نسبتاً کوچک این حیوانات معمار، چنین ساختار های خارق العاده ای خلق می کند؟ اولین قدم برای درک این موضوع، مستند سازی و تحلیل سیستماتیک رفتار ها و مهارت های حرکتی است. محققان دیگر تاکنون به دلیل چالش های موجود در تصویربرداری از حرکات و رفتار ها، نتوانستند این موضوع را درک کنند.»
روش تحقیقات این تیم
گوردوس و تیمش ابتدا یک عنکبوت گردباف شکافته شده را مطالعه کردند. این گونه ی عنکبوت یک نوع بومی غرب ایالات متحده است. این نوع عنکبوت به اندازه ای کوچک است که می تواند به راحتی روی نوک انگشت بنشیند. آن ها برای مشاهده کار شبانه عنکبوت ها، یک صحنه با دوربین ها و نور های مادون قرمز طراحی کردند. آن ها هر شب، شش عنکبوت را در حین ساخت تار زیر نظر گرفته و اقدامات آن ها را ضبط کردند. این تیم میلیون ها حرکت هر پای عنکبوت را با نرم افزار بینایی ماشینی که برای تشخیص حرکت اندام طراحی شده بود، ردیابی کردند.
آبل کورور، نویسنده ی همکار این مقاله است که در زمینه شبکه سازی و فیزیولوژی عصبی مطالعه می کند. او می گوید: «حتی اگر حرکات عنکبوت را به صورت ویدئویی ضبط کنید، باید تعداد زیادی از پا های عنکبوت را برای مدت طولانی ردیابی کنید. بررسی هر فریم روی نقاط پای عنکبوت به صورت دستی، بسیار دشوار است. بنابراین ما برنامه ای به نرم‌افزار بینایی ماشین دادیم تا وضعیت عنکبوت را فریم به فریم تشخیص دهد. با این کار ما می توانیم هر کاری که پا ها برای ساختن یک تار کامل انجام می‌دهند را ثبت کنیم.»
نتیجه گیری
آن ها دریافتند که رفتار های تارسازی در بین عنکبوت ها کاملاً مشابه است. محققان توانستند قسمتی از تار را که یک عنکبوت روی آن کار می کند، فقط با دیدن موقعیت یک پای آن پیش بینی کنند.
گوردوس می گوید: «حتی اگر ساختار نهایی کمی متفاوت باشد، رفتار آن ها برای ساخت تار، یکسان است. تمام عنکبوت ها از قوانین کد گذاری شده در مغز شان که برای همه یکسان است، استفاده می کنند. اکنون می خواهیم بدانیم چگونه این قوانین در سطح نورونی رمز گذاری می شوند.»
ادامه ی تحقیقات این تیم
کار آینده ی این تیم آزمایشگاهی شامل آزمایش هایی با دارو های تغییر دهنده ساختار مغز است. آن ها قصد دارند مشخص کنند که کدام مدار ها در مغز عنکبوت مسئول مراحل مختلف ساخت تار هستند.
کورور گفت: «عنکبوت حیوانی اعجاب انگیز است. زیرا مغز عنکبوت بر روی همان واحد های ساختاری بنیادی مغز ما ایجاد می شود. این تحقیقات، به ما در درک سیستم های مغزی بزرگ‌تر، از جمله انسان‌ها کمک می کند.
نویسندگان دیگر این تحقیق
نیکلاس ویلکرسون، دانشجوی سابق هاپکینز در مقطع کارشناسی و فارغ التحصیل فعلی در کالج دامپزشکی آتلانتیک و جرمی میلر، دانشجوی کارشناسی ارشد در جانز هاپکینز.
این تحقیقات توسط کمک هزینه پژوهشی فارغ التحصیلان بنیاد ملی علوم و کمک هزینه موسسه ملی بهداشت پشتیبانی شد.
منبع
- Materials provided by Johns Hopkins University. Original written by Jill Rosen. Note: Content may be edited for style and length.
Abel Corver, Nicholas Wilkerson, Jeremiah Miller, Andrew Gordus. Distinct movement patterns generate stages of spider web building. Current Biology, 2021; DOI: 10.1016/j.cub.2021.09.030
مترجم: پرنیا محمدی | تولید محتوا و ویراستاری: نفیسه مظفری
