يمكن لأنثى الجراد أن تحفر 4-3 فتحات لوضع البيض ومن ثم تبلى أعضاؤها المخصصة لهذا الغرض
قام باحثون في جامعة تل أبيب بفحص مستوى التآكل الميكانيكي لحفر الأعضاء الشبيهة بالمخلب في نهاية بطن أنثى الجراد، والتي تستخدم في حفر الثقوب لوضع البيض 3 إلى 4 مرات خلال حياتها. ووجدوا أنه على عكس الأعضاء شديدة المقاومة للتآكل، مثل أجزاء الفم القابلة للمضغ، فإن الكفوف تتآكل إلى حد كبير بعد عملية الحفر. الباحثون: "هذا مثال واضح على مبدأ "جيد بما فيه الكفاية" في الطبيعة. لم يرى التطور أنه من المناسب استثمار موارد غير ضرورية في عضو لغرض محدد يؤدي وظيفته على نحو مرض. ولا شك أن الشخص، الذي يستثمر الكثير من الموارد في أشياء ليس هناك حاجة فعلية لها، ولديه الكثير لنتعلمه من الطبيعة."
يستثمر التطور فقط في ما هو ضروري حقًا
قاد البحث الدكتور بيت إيل بانهسيك من كلية الهندسة الميكانيكية في كلية آيفي وإلدار فليشمان للهندسة، والبروفيسور أمير إيلي من مدرسة علم الحيوان في كلية جورج س. وايز لعلوم الحياة, مدرسة ساجول لعلم الأعصاب ومتحف شتاينهارت للطبيعة وفي جامعة تل أبيب، شارك طلاب الماجستير شاي سونينريتش وشموئيل غيرشون من كلية الهندسة الميكانيكية، بالإضافة إلى باحثين من جامعة دريسدن التقنية في ألمانيا. تم نشر المقال في المجلة المرموقة المواد الوظيفية المتقدمة.
"في مختبري ندرس الآليات الميكانيكية في الطبيعة، من بين أمور أخرى بهدف استلهامها لحل المشاكل التكنولوجية المختلفة. ونقوم مؤخرًا بإجراء سلسلة من الدراسات بالتعاون مع خبير أبحاث الجراد البروفيسور أمير إيلي، لفهم الآلية التي تحفر بها أنثى الجراد حفرة تضع فيها بيضها، وهي آلية فريدة تتكون من زوجين من الأعضاء الشبيهة بالمخالب، تفتح وتنغلق بشكل دوري، وتحفر في التربة وتضغط الرمال. "إلى الجانبين"، يوضح الدكتور بانهسيك.
"من المعروف أن العديد من الآليات في جسم الحشرات بشكل عام، والجراد بشكل خاص، تتمتع بمقاومة عالية للتآكل الميكانيكي. على سبيل المثال، أجزاء الفم القابلة للمضغ، والتي تعتبر ضرورية للأكل وتستخدم في الاستخدام اليومي، مصنوعة من مادة كما تستخدم أنثى الجراد أقدام الحفر من أجل عمل ميكانيكي قوي، ولكنها تنشط فقط 3 أو 4 مرات خلال حياتها، عندما تضع البيض. "لقد تم تجهيز الحفريات، المصنوعة من مادة بشرة صلبة، من خلال التطور بمقاومة عالية للتآكل الميكانيكي"، يتابع البروفيسور إيلي.
فريق البحث. من اليمين: طالب الماجستير شاي سونينريخ، د. بات البانشيك، والبروفيسور أمير إيلي
قام الباحثون بفحص أقدام حفر ثلاث مجموعات مختلفة من إناث الجراد: الشابات اللاتي لم يضعن البيض بعد، والبالغات اللاتي تم الاحتفاظ بهن في ظروف لم تسمح لهن بوضع البيض، وذلك لفحص ما إذا كان العمر في حد ذاته يسبب التآكل، والبالغات. الذي كان قد وضع بالفعل ثلاث أو أربع مرات. ولتوصيف البنية الداخلية وقوة المجارف، استخدم الباحثون تقنيات متقدمة مثل الفحص المجهري متحد البؤر، والتصوير الفلوري ثلاثي الأبعاد، ومسرع الجسيمات (السينكروترون)، من قبل المجموعة الألمانية. أظهرت النتائج أن المجارف كانت مهترئة إلى حد كبير، وأنها لا تتمتع بخصائص المقاومة العالية للتآكل الميكانيكي. من بين أشياء أخرى، لم يتم العثور على أيونات معدنية تساهم في تقوية المادة التي تتميز بها المواد البيولوجية المقاومة بشكل خاص.
ويخلص الدكتور بانهسيك إلى أنه "مثل معظم الحيوانات، تنتهي إناث الجراد أيضًا حياتها بعد أن قامت بدورها البيولوجي، أي أنها انتهت من التكاثر - ثلاث إلى أربع دورات لوضع البيض. وفي هذه الدراسة وجدنا أن التطور صمم مجارفهم لتؤدي مهامها بدقة لا أكثر ولا أقل. وهذا مثال رائع لمبدأ "الجيد بما فيه الكفاية" في الطبيعة: لم يتم استثمار الموارد غير الضرورية في العضو عندما لم تكن هناك حاجة إليه. يمكننا كبشر أن نتعلم الكثير من هذا حول توفير المواد والطاقة والموارد. كمهندسين يقومون بتطوير المنتجات، يجب علينا أن نفهم تمامًا الحاجة ونخطط لاستجابة دقيقة لها، ونتجنب المبالغة في هندسة المنتجات عندما لا تكون هناك حاجة حقيقية لذلك. وبهذه الطريقة يمكننا حتى منع الأضرار البيئية الهائلة الناجمة عن الإفراط في إنتاج المنتجات غير الضرورية."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
