عنکبوتهای ایستگاه فضایی؛ درک جهت با استفاده از نور به جای گرانش
سهشنبه 17 شهریور 1405 - 04:28
دو عنکبوت بافنده طلایی به مدت دو ماه در ایستگاه فضایی بینالمللی زندگی کردند؛ اکثر تارهای ساختهشده در فضا تقریباً متقارن بودند، اما در حضور نور، این عنکبوتها از روشنایی به عنوان حس جدیدی برای تشخیص جهت «بالا» استفاده کردند.
یک مطالعه جذاب که شامل عنکبوتها در ایستگاه فضایی بینالمللی بود، نتیجهگیری کرد که در شرایط ریزگرانش، این موجودات تارهایی میبافند که تقارن بیشتری از خود نشان میدهند. عنکبوتها با تکیه بر نورِ بالای سر برای ساختن تارهایشان، با نبود گرانش سازگار شدند. هنگامی که چراغها روشن بودند، تارها در مقایسه با تارهایی که در تاریکی ساخته شده بودند، تعادل کمتری داشتند؛ این موضوع نشاندهنده سازگاری حیوانات و کمک به درک ما از واکنشهای بیولوژیکی در محیطهای مختلف است.
هر فضانوردی در ایستگاه فضایی بینالمللی مجبور بود به ریزگرانش عادت کند. دو عنکبوت نیز مجبور شدند همین کار را انجام دهند و روشی که آنها برای حل این مسئله به کار گرفتند، دانشمندان ناظر را شگفتزده کرد.
مطالعهای با عنوان «عنکبوتها در فضا - رفتار مرتبط با تار عنکبوت در گرانش صفر» که در نشریه ساینس منتشر و در پابمد نمایه شده است، آزمایشی را با دو عنکبوت بافنده طلایی جوان توصیف میکند. این دو بندپا در سال ۲۰۱۱ به مدت دو ماه به ایستگاه فضایی بینالمللی فرستاده شدند و هر کدام در زیستگاه جداگانه خود قرار گرفتند، در حالی که دو عنکبوت دیگر از همان سن و گونه به عنوان گروه مقایسه در زیستگاههای یکسان و جداگانه روی زمین ماندند. دانشمندان میخواستند ببینند نبود گرانش چگونه بر توانایی عنکبوتها در تنیدن تارهای مخصوص خود تأثیر میگذارد و آیا میتوانند تفاوتی بین این دو گروه مشاهده کنند.
روی زمین، عنکبوتهای بافنده طلایی تارهایی به شکل خیرهکنندهای نامنظم میبافند. مراکز یا هستههای تار آنها تمایل دارد بیشتر به سمت لبه بالایی باشد تا مرکز، که این کار باعث میشود از گرانش برای شکار حشرات بیاحتیاطی که جرئت میکنند به میان تار آنها بیایند، استفاده کنند. محققان معتقد بودند که تارهای آنها در فضا حتی نامتقارنتر خواهد بود، زیرا فضانوردان نمیتوانستند به راحتی حرکات عنکبوتها را مشاهده کنند. و از آنجایی که عنکبوتها معمولاً در بالای تار خود رو به پایین قرار میگیرند، باید نزدیک به بالای جعبه قرار میگرفتند. محققان این گونه را انتخاب کردند زیرا مطالعات قبلی نشان داده بود که تارهای آن روی زمین بهطور پیوسته نامتقارن است.
دانشمندان ممکن است بسیار محتاط بوده باشند زیرا مأموریت قبلی شکست خورده بود. اولین آزمایش عنکبوت در ایستگاه فضایی در سال ۲۰۰۸ از دو گونه عنکبوت مختلف استفاده کرد؛ این آزمایش لغو نشد اما در نهایت به دلیل اینکه یکی از عنکبوتها از محفظه خود فرار کرد و وارد زیستگاه دیگری شد، دچار مشکل شد و تنیدن تار او باعث تداخل و تخریب جزئی تار عنکبوت اول شد. علاوه بر آن، مگسهایی که به عنوان غذای آنها در نظر گرفته شده بودند، تکثیر شدند و دو تار ایجاد کردند که تفسیر آنها دشوار بود. دو عنکبوتی که در سال ۲۰۱۱ در ایستگاه حضور داشتند، برای جلوگیری از چنین مشکلی در محفظههای جداگانه نگهداری شدند.
دانشمندان ۱۰۰ تار ساختهشده در گرانش صفر را در طول دو ماه، به همراه بیش از ۱۴ هزار تصویر از عنکبوتها در حالت استراحت تحلیل کردند. آنها دریافتند که اکثر تارهای ساختهشده توسط عنکبوتها در گرانش صفر، متقارنتر از تارهای معمولی ساختهشده توسط همان گونه روی زمین بودند. هسته تار به مرکز نزدیکتر بود و شکل کلی دارای بینظمیهای کمتری بود. البته همه تارهای گرانش صفر متقارن نبودند. برخی همچنان نامتقارن بودند که باعث شد دانشمندان عامل دیگری را که بر تنیدن تار تأثیر میگذارد، بررسی کنند: نورپردازی زیستگاه.
لامپهای زیستگاه در بالای محفظه قرار داشتند، نه در کنارهها. هنگامی که محققان تارها را بر اساس اینکه آیا ساخت آنها در حالی که چراغها روشن بود شروع شده یا پس از خاموش شدن آنها، دستهبندی کردند، الگوی نامتوازنی پدیدار شد. در مقایسه با تارهایی که پس از خاموش شدن چراغها ساخته شده بودند، تارهایی که هنگام روشن بودن چراغها ساخته شده بودند، نامتوازنتر بودند و هسته تار به سمت بالای محفظه، جایی که لامپها نصب شده بودند، کشیده شده بود. گویی یک آهنربا جایگزین گرانش زمین شده بود. عنکبوتهایی که تارهای خود را در تاریکی میتنیدند، خود را کم و بیش به طور تصادفی در اطراف هسته جهتدهی میکردند. به نظر میرسد عنکبوتها از نور بالای سر به عنوان جایگزینی برای گرانش استفاده کردهاند. ساموئل زوکه، زیستشناس دانشگاه بازل، گفت که انتظار نداشت نور بر تارها تأثیر بگذارد زیرا عنکبوتها تحت گرانش تکامل یافته بودند. از آنجایی که لامپها به جای کنارهها، در بالای زیستگاه نصب شده بودند، محققان توانستند دقیقاً مشاهده کنند که چگونه نورها بر تعادل ساخت تار تأثیر میگذارند.
این یافته فراتر از نشان دادن یک سازگاری مفید است که به عنکبوتها کمک کرد تا در محیطی ناآشنا کنار بیایند. در واقع، این موضوع بینشی در مورد آنچه در یک سیستم زنده هنگام در دسترس نبودن یک نشانه حسی رخ میدهد، ارائه میدهد. تنیدن تار نامتقارن عنکبوتها و جهتگیری مبتنی بر گرانش، مشابه سایر رفتارهای حسی است که در آن حیوانات از یک نشانه برای تشخیص محرک استفاده میکنند، مانند لرزش ناشی از حشرات به دام افتاده در ابریشم آنها. عنکبوتها وقتی نشانه جهتگیری اصلی خود را از دست دادند، تارها را به صورت تصادفی نساختند؛ در عوض، آنها از نشانه دیگری در محیط خود استفاده کردند، فرآیندی که دانشمندان به ندرت به طور مستقیم مشاهده میکنند. این مطالعه همچنین ارزش ایستگاه فضایی بینالمللی را برای بررسی فرآیندهای بنیادی بیولوژیکی که بیش از یک گونه را شامل میشود، نشان میدهد. دفعه بعد که چنین آزمایشی انجام شود، محققان به ویژه به نشانههایی علاقهمند خواهند بود که حیوانات ممکن است هنگام از دست دادن نشانه ترجیحی خود، از سایر ورودیهای حسی استفاده کنند.