Kuvittele, että aseesi ovat kiinni melkein kaikkeen mitä he koskettivat. Ihmisten on huolehdittava siitä vain epäonnistuneissa tapauksissa, joihin liittyy hullua liimaa. Luulisi kuitenkin, että mustekala kärsisi liiaksi kiinnittyvistä raajoista: heidän kahdeksan lonkerossaan on vuorattu satoja tuntokykyisiä imukuppeja, jotka muuttavat muotoa ja aistinvaraista ruokaa. Joten miksi nämä aseet eivät tartu toisiinsa tai päädy solmuihin?
Asiaan liittyvä sisältö
- Kymmenen utelias faktaa mustekala
- Peitetyt mustekala-aseet omaavat mielensä
- Jäljitellä mustekala
"On yllättävää, ettei kukaan edes kysynyt tätä kysymystä", sanoo Guy Levy, tutkija meritursan neurobiologin Benny Hochnerin laboratoriossa Jerusalemin heprealaisessa kansallisessa yliopistossa. Aseiden tarttuminen toisiinsa ja solmujen sitominen voi vaikuttaa ihmisen silmältä typerältä. Mutta mustekalalle, se on tärkeä evoluutiolainen liikkeenhallinnan ominaisuus.
Levy, Hochner ja heidän kollegansa Yhdysvalloissa ja Israelissa ajattelevat selvittäneensä, kuinka mustekalat tekevät sen. Nykyisessä julkaisussa Current Biology julkaistun tutkimuksen mukaan mustekalan iho tuottaa kemiallisen signaalin ohittaa lonkeroiden imukuppirefleksit. Jokainen kemiallinen signaali voi myös olla ainutlaatuinen mustekalalla, mikä estäisi näitä joskus kannibalistisia organismeja syömästä myös omien aseidensa katkaistuja paloja.
Tutkijat ovat kiinnostuneita näistä ulkomaalaisen näköisistä eläimistä, koska ihmisten tavoin heillä on isot aivot. Nämä aivot koostuvat 200 miljoonasta neuronista ja kykenevät ratkaisemaan ongelmat ja muistamaan ne (ja jopa ennustamaan tärkeitä jalkapallopelejä). "Mustekalan maailmankuvan ymmärtäminen on todella tärkeää, jotta ymmärretään, mitkä tekijät tekevät isoista aivoista", sanoo Jennifer Basil, CUNY: n Brooklyn-yliopiston biologi, joka ei ollut sidoksissa tutkimukseen.
Mustekala-hermosto eroaa avaintekijästämme: 300 miljoonaa ääreishermostoa ulottuu lonkeroiden käsivarsiensa läpi ja helpottaa liikkumista. Vastakkaiset peukalot ovat hienoja, mutta nämä jännitetyt lonkerot antavat mustekalaille liikkumisvapauden, jonka avulla ne voivat siepata ruokaa, piiloutua pieniin tiloihin ja varastaa sukeltajien kameroita.
Octopus vulgariksen lonkerot linjaavat imukupit poistuvat kemiallisista ja aistinvaraisista signaaleista maistaakseen potentiaalisia elintarvikkeita. (Kuva: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Kuvat / Corbis) "Mustekalalla on täydellinen hallinta aseidensa suhteen, mutta ohjaus on jaettu aivojen ja käsivarsien välillä, jotka ovat jossain määrin itsenäisiä", Levy sanoo. Joten kun mustekala-käsivarsi katkeilee vahingossa tai taistelussa petoeläimen kanssa, se pysyy aktiivisena noin tunnin ajan - tarttumalla vaistomaisesti kaikkiin siihen, mitä se koskettaa.
Autonomiansa vuoksi tutkijat näkivät amputoidut mustekala-aseet keinona yrittää vastata kysymyksiin siitä, kuinka nämä kannibalistiset eläimet tunnistavat omat kiinnitetyt (ja kiinnittämättömät) aseensa mahdollisesta ruuasta.
Tutkijat aloittivat ampumatoimalla inhimillisesti kätensä laboratoriossa olevista tavallisista mustekalaista ( Octopus vulgaris ). "Tämä ei ole merkkien traumaattinen tapahtuma", selittää Levy, joka teki suuren osan laboratoriotyöstä kollegansa Nir Nesherin kanssa. "He menettävät aseensa luonnossa monta kertaa ja käyttäytyvät edelleen normaalisti, ja käsivarsi kasvaa takaisin."
Tutkijat panivat mustekalan ja erilaiset esineet - amputoidut aseet, nyljetyt aseet, kalat, katkarapuja ja petrimaljoja, jotka oli osittain peitetty meritursan ihon sisälle - säiliöön ja tarkkailivat tapahtuneita. Amputoidut aseet, joita ei koskaan kiinnitetty itseään, tai tarttuneet säiliössä olevan elävän mustekalan aseisiin, välttyivät sen sijaan entisiltä naapurimaiden poikilta.
Leikatut varret lukkiutuivat kuitenkin nyljettyihin mustekala-aseisiin ja petrimaljojen muoviosaan. Tutkijat mittasivat kuhunkin esineeseen kohdistetun voiman ja havaitsivat, että aseet eivät koskaan käyttäneet tarttumisvoimaa iholle. Joten mikä signaali esti tikkarin kiinnittymisrefleksejä, sen piti tulla ihosta.
Mustekala hieroi aseitaan oman juuri amputoidun käsivarrensa päälle, tarttuen siihen, mutta ei tartu ihoon. Mustekala tarttuu leimautuvaan käsiin vain amputaatiopaikkaan, missä liha paljastuu, ja pitää sitä nokkansa syömättä sitä. (Video: Nykyinen biologia, Nesher et ai.) Octopus iho on uskomattoman monimutkainen; se koostuu värimuuttavista soluista, joita kutsutaan kromatoforeiksi, sekä kemiallisiin signalointiverkkoihin ja hermosoluihin. Jotta voitaisiin testata, voisiko kemiallinen signaali olla leikillään, he rasvasivat erotetut mustekala-ihon eritykset ja kalan ihon eritteet erilaisille Petri-maljoille ja panivat ne mustekalan säiliöihin katkaistuin käsin.
Voimat, jotka leikatut aseet kohdistivat petri-maljoihin, joissa on mustekala, olivat 10 kertaa pienemmät kuin tavallisessa Petri-maljassa ja 20 kertaa vähemmän kuin Petri-maljoissa, joissa oli kalojen limakalvo. Jonkinlainen ihokemikaali on selvästi lähettänyt viestin "Tentacles off!"
Kemialliset signaalit ovat yleisiä biologiassa, mutta tutkijat huomauttavat, että tämä on ensimmäinen kemiallinen signaali, joka laukaisee moottorin käyttäytymisen, joka ei tule aivojen komentoketjuun. Tämä signaali ei vain estä olentoa sitomasta itseään solmuihin, vaan todennäköisesti myös estää eläintä syömästä omia katkaistuja käsivarsiaan. Säiliötesteissä elävät mustekalat kiinnittyivät joskus myös amputoituihin käsivarsiin, mutta ne tarttuivat todennäköisemmin käsivarteen ja käsittelevät sitä kuin ruokaa, jos se ei koskaan kuulunut heihin.
Mustekala asettaa kätensä suuhunsa, kohteleen sitä kuten ruokaa.Kemialliset signaalit näyttävät eläimelle ainutlaatuisilta, mutta kunkin signaalin ainutlaatuisuuden määrittäminen ja kemiallisen reseptin torjuminen vaativat lisätutkimuksia. "Tämä itsensä kemiallinen tunnustaminen, etenkin organismissa, jolla on niin vapaamuotoiset lisäykset, on olennainen osa ymmärtää, kuinka sellainen eläin toimii, koska siellä ei ole muuta sellaista eläintä", Basil sanoo.
Heidän ainutlaatuinen ruumiinsa ja ääreishermostonsa ovat myös kiinnittäneet huomion biorobotiikkaryhmiin. Useat laboratoriot ympäri maailmaa yrittävät kehittää mustekalaan perustuvan pehmeän runkoisen robotin, joka soveltuu lääketieteellisistä laitteista potilaiden siirtämiseen vanhusten hoitolaitoksissa. Tässä tapauksessa Israelin laboratorio toimii eurooppalaisella pyrkimyksellä nimeltä STIFF-FLOP, joka kehittää joustavan robottivarren, joka perustuu mustekalan lonkeroon auttaakseen vähemmän invasiivisia leikkauksia.
"Täältä löytyneen kaltainen mekanismi voi olla suureksi avuksi insinööreille", Levy sanoo. Esimerkiksi voidaan ohjelmoida mustekalan käsivarren kaltainen kirurginen työkalu esteiden välttämiseksi kemiallisella tunnistuksella tai "jos manipulaattorin täytyy indeksoida suoliston putkien läpi, se voidaan ohjelmoida välttämään suoliston seinien manipulointia", hän ehdottaa.
Mahdollisuudet vaikuttavat rajattomilta. Ehkä mustekalarobotit saattavat jopa tutkia valtamerten syvyyksiä joskus… lonkeroilla, jotka eivät tietenkään tarttu toisiinsa.
Korjaus: Tämän artikkelin aikaisemmassa versiossa todettiin, että mustekalan ääreishermostossa on 300 hermoa 300 neuronin sijaan.
