اختاپوس‌ها چطور از سوراخ‌هایی کوچک‌تر از بدنشان عبور می‌کنند؟
دانشمندان با ساخت اتاق فرار برای اختاپوس‌ها، به رازی شگفت‌انگیز درباره ی توانایی این جانوران در عبور از باریک‌ترین شکاف‌ها پی بردند.
اختاپوس‌ها می‌توانند بدن نرم و انعطاف‌پذیر خود را از سوراخ‌هایی عبور دهند که بسیار کوچک‌تر از اندازه ی بدنشان هستند. این توانایی شگفت‌انگیز مدت‌ها توجه دانشمندان را جلب کرده بود، اما چگونگی انجام آن به‌طور دقیق مشخص نبود. اکنون پژوهشگران با طراحی آزمایشی تازه دریافته‌اند که اختاپوس‌ها برای عبور از فضاهای تنگ، بسته به اندازه ی سوراخ از دو روش متفاوت استفاده می‌کنند.
به‌گزارش آی‌اف‌ال‌ساینس، گروهی از پژوهشگران برای بررسی نحوه ی عبور اختاپوس‌ها از فضاهای محدود، مجموعه‌ای از محفظه‌های شفاف پلکسی‌گلاس ساختند. این محفظه‌ها مانند اتاق فرار عمل می‌کردند و اختاپوس‌ها برای خروج از آن‌ها باید از سوراخ‌هایی با اندازه‌های مختلف عبور می‌کردند.
در آزمایش‌ها دو گونه، شامل اختاپوس معمولی (Octopus vulgaris) و اختاپوس مایایی (Octopus maya)، شرکت داشتند. پژوهشگران ابتدا فاصله ی میان چشم‌های هر اختاپوس را اندازه گرفتند تا بتوانند سوراخ‌هایی متناسب با ساختار بدن جانور طراحی کنند.
بدن اختاپوس‌ها برخلاف بسیاری از جانوران، فاقد اسکلت سخت داخلی است و بیشتر قسمت‌های آن می‌توانند به‌شدت تغییر شکل دهند. بااین‌حال، همه ی بخش‌های بدن این جانور به یک اندازه انعطاف‌پذیر نیستند. ساختار سختی که از بخشی از دستگاه عصبی مرکزی محافظت می‌کند، در کنار منقار ساخته‌شده از کیتین، از قسمت‌هایی است که نمی‌تواند مانند بافت‌های نرم اطراف فشرده شود.
دانشمندان با ساخت اتاق فرار برای اختاپوس‌ها دریافتند که اختاپوس‌ها بسته به اندازه ی سوراخ، از دو روش متفاوت برای عبور استفاده می‌کنند
به همین دلیل، فاصله ی میان چشم‌ها یکی از معیارهای مهم برای تعیین اندازه ی سوراخ‌هایی بود که اختاپوس‌ها می‌توانستند از آن‌ها عبور کنند. پژوهشگران سوراخ‌هایی اندکی بزرگ‌تر و اندکی کوچک‌تر از این فاصله طراحی کردند تا رفتار جانوران را در شرایط متفاوت بررسی کنند.
اجرای آزمایش‌ها به‌اندازه ی طراحی آن‌ها ساده نبود. شین ونچی، نویسنده ی اصلی پژوهش و پژوهشگر پسادکتری در مرکز اتحادیه ی پژوهش و فناوری سنگاپور و MIT موسوم به SMART، می‌گوید کارکردن با جانوران برای او تجربه‌ای متفاوت بود.
ونچی که در زمینه ی مهندسی فعالیت می‌کند، توضیح می‌دهد برخلاف ماشین‌ها که معمولاً دستورهای مشخص را اجرا می‌کنند، رفتار حیوانات به‌سادگی قابل‌پیش‌بینی نیست. به همین دلیل، پژوهشگران برای ترغیب اختاپوس‌ها به عبور از سوراخ‌ها از کمک زیست‌شناسان باتجربه استفاده کردند.
نتایج آزمایش‌ها نکته‌ای غیرمنتظره را آشکار کرد. اختاپوس‌ها برای عبور از سوراخ‌های بزرگ‌تر و کوچک‌تر، ترتیب حرکت اندام‌های خود را تغییر می‌دادند.
هنگامی که سوراخ به‌اندازه ی کافی بزرگ بود، اختاپوس‌ها از روشی سه‌مرحله‌ای استفاده می‌کردند. ابتدا با بازوهایشان سوراخ را بررسی می‌کردند، سپس بخشی از بازوها را همراه با جبه، یعنی بخش گوشتی اصلی بدن، از سوراخ عبور می‌دادند و در مرحله ی آخر، بازوهای باقی‌مانده را بیرون می‌کشیدند.
اما وقتی سوراخ کوچک‌تر بود، ترتیب حرکت تغییر می‌کرد. اختاپوس‌ها ابتدا سوراخ را بررسی می‌کردند، سپس تعدادی از بازوها را از آن عبور می‌دادند. در مرحله ی بعد، باقی بازوها را به سمت دیگر منتقل می‌کردند و در پایان، جبه را با فشرده‌کردن از سوراخ عبور می‌دادند.
روش چهارمرحله‌ای به اختاپوس‌ها اجازه می‌داد عبور اندام‌ها و بخش اصلی بدن را از یکدیگر جدا کنند و برای گذشتن از فضای محدود، کنترل بیشتری بر شکل بدن خود داشته باشند.
اختاپوس‌ها برای عبور از سوراخ‌های تنگ‌تر، ابتدا بازوهای خود را عبور می‌دهند و سپس با فشرده‌کردن بخش اصلی بدن، از مانع می‌گذرند
ونچی می‌گوید پژوهشگران در ابتدا تصور می‌کردند تمام اختاپوس‌ها از یک راهبرد ثابت استفاده می‌کنند؛ به این صورت که با کمک بازوها به سطح اطراف سوراخ فشار وارد می‌کنند و بدنشان را از آن عبور می‌دهند.
مشاهده ی روش دوم در ابتدا برای گروه پژوهشی گیج‌کننده بود، اما بررسی دقیق‌تر نشان داد که هر دو روش از الگوی کلی مشابهی پیروی می‌کنند. تفاوت اصلی این بود که اختاپوس‌ها در مواجهه با سوراخ‌های تنگ‌تر، فرایند عبور بدن را به مراحل بیشتری تقسیم می‌کردند.
مایکل کوبا، پژوهشگر دانشگاه ناپل و یکی از نویسندگان مطالعه، معتقد است بررسی رفتار اختاپوس‌ها از دیدگاه مهندسی رباتیک، پیچیدگی‌هایی را آشکار کرده که ممکن است در نگاه نخست برای زیست‌شناسان چندان مهم به نظر نرسند.
به گفته ی کوبا، عبور جانوری نرم‌بدن از شکاف ممکن است رفتاری ساده به نظر برسد، اما بررسی دقیق آن نشان می‌دهد که حرکت از چند مرحله ی مشخص تشکیل شده است. اختاپوس‌ها در هر مرحله، وضعیت بدن خود را تغییر می‌دهند و برای عبور از مانع، از اندام‌های متفاوتی کمک می‌گیرند.
یافته‌ها می‌توانند به ساخت ربات‌های نرمی کمک کنند که با تغییر شکل بدن خود از فضاهای تنگ عبور می‌کنند. پژوهشگران امیدوارند با الهام از اختاپوس‌ها، ربات‌هایی بسازند که بدون کوچک‌ترشدن ابعادشان به مکان‌های دشوار و غیرقابل‌دسترس راه پیدا کنند. چنین ربات‌هایی می‌توانند در عملیات جست‌وجو و نجات، به‌ویژه میان آوار ساختمان‌ها، کاربرد داشته باشند.
پژوهش جدید در کنار کاربردهای مهندسی، پرسش‌های تازه‌ای را درباره ی نحوه ی کنترل بدن اختاپوس‌ها مطرح می‌کند. کوبا می‌گوید از دیدگاه زیست‌شناسی، یکی از پرسش‌های مهم این است که اختاپوس برای هماهنگ‌کردن حرکاتش تا چه اندازه باید از موقعیت اندام‌ها و وضعیت بدن خود آگاهی داشته باشد.
این موضوع به‌ویژه از آن جهت اهمیت دارد که اختاپوس‌ها هشت بازوی بسیار انعطاف‌پذیر دارند و برای عبور از فضاهای محدود باید حرکت آن‌ها را با تغییر شکل سایر قسمت‌های بدن هماهنگ کنند.
پژوهش در ژورنال Journal of Experimental Biology منتشر شده است.