چرا مرد عنکبوتی واقعی نیست؛ مارمولک‌ها بزرگ‌ترین حیوانات با قابلیت صعود از سطوح صاف و عمودی

مطالعات جدید نشان می‌دهند که درصد پوشیده‌ شده از سطح بدن توسط پدهای چسبنده در حیوانات مانند کرم‌ها، عنکبوت‌‌ها و مارمولک‌ها که قادر به بالا رفتن از سطوح مختلف هستند، نسبت مستقیمی با سایز بدن ‌‌آن‌ها دارد. بنابراین وجود چنین رابطه‌ای باعث به وجود آمدن محدودیتی در خصوص جثه‌ی حیواناتی که از این ترفند برای بالا رفتن از سطوح استفاده می‌کنند‌، ایجاد خواهد کرد؛ چرا که حیوانات بزرگ نیازمند پاهای بسیار بزرگ‌تری خواهند بود.

تحقیقات تیمی از دپارتمان جانورشناسی دانشگاه کمبریج تحت سرپرستی دکتر دیوید لابونت نشان می‌دهد که بدن کرم‌های ریز نسبت به مارمولک‌ها (بزرگ‌ترین حیواناتی که با استفاده از چسبندگی بدن خود قادر به صعود هستند)، در حدود ۲۰۰ بار کمتر پوشیده شده از پدهای چسبنده است. اما برای آنکه انسان از قابلیتی مشابه مرد عنکبوتی بهره ببرد، باید حدود ۴۰ درصد ( ۸۰ درصد از سطح قسمت جلویی بدن انسان) از سطح بدن وی دارای پوششی چسبنده باشد.

لابونت معتقد است که بخش قابل توجهی از بدن حیوانات بزرگ باید پوشیده از پدهای چسبنده باشد. اما تغییرات ضروری مورفولوژیکی، به وجود آمدن چنین خصیصه‌ای را در بدن جانوران، به امری غیر ممکن بدل می‌کند.

والتر فدرل یکی از اعضای تیم دپارتمان جانورشناسی دانشگاه کمبریج در این مورد می‌گوید:

برای آنکه انسان قابلیتی مشابه مارمولک داشته باشد، نیاز به پاهای چسبنده‌ی بسیار بزرگی خواهد داشت و در حقیقت سایز کفش وی ۱۴۵ خواهد بود.

پژوهشگران بر این باور هستند که نتایج بدست آمده از مطالعات آن‌ها می‌تواند تاثیر شگرفی در توسعه‌ی سطوح چسبنده در مقیاسی بزرگ داشته باشد. این سطوح در حال حاضر تنها درمقیاس‌های بسیار کوچکی موثر هستند.

لابونت می‌گوید:

با بزرگ‌تر شدن جثه‌ی حیوانات، نسبت سطح به حجم آن‌ها کاهش می‌یابد؛ به عنوان مثال سطح بدن یک مورچه نسبت به حجم آن بسیار بزرگ‌تر است؛ اما یک وال میزان حجم بسیار بیش‌تری نسبت به میزان سطح بدن خود دارد. این امر باعث مطرح شدن یک مسئله در خصوص حیوانات بزرگ‌تری که قادر به بالا رفتن از سطوح هستند، می‌شود. این حیوانات به دلیل بزرگ‌تر و سنگین‌تر بودن نیاز به قدرت چسبندگی بیش‌تری برای چسبیدن به سطوح عمودی یا شیب‌دار دارند. اما میزان سطح بدن ‌آن‌ها در مقایسه با حیوانات کوچک‌، بسیار کم‌تر است. در نتیجه این مسئله باعث به وجود آمدن یک محدودیت در خصوص سایز پهنه‌ی پای چسبنده به عنوان راهکاری تکاملی برای بالا رفتن از سطوح مختلف می‌شود و همانطور که می‌دانید براساس این محدودیت، مارمولک‌ها بزرگ‌ترین حیواناتی هستند که قابلیت بالا رفتن از سطوح عمودی را دارند.

حیوانات بزرگ‌تر از ترفندهای جایگزینی مانند چنگال و پنجه برای بالا رفتن از سطوح مختلف استفاده می‌کنند. پژوهشگران وزن و ابعاد پهنه‌ی پای ۲۲۵ گونه از حیواناتی مانند حشرات، قورباغه‌ها، عنکبوت‌ها، مارمولک‌‌ها و حتی یک پستاندار را که قادر به بالا رفتن از سطوح هستند، با هم مقایسه کرده‌اند.

لابونت در این خصوص می‌گوید:

ما در مقایسه‌ی خود حیواناتی را در بیش از هفت مرتبه‌ی وزنی مختلف پوشش دادیم؛ این امر را می‌توان با مقایسه‌ی وزن یک سوسک با وزن برج بیگ‌بن مشابه دانست.

این تحقیقات بینش بسیار خوبی را در خصوص رابطه‌ی ابعاد پهنه‌ی پای چسبنده‌ی حیوانات با تاریخچه‌ی تکامل ‌آن‌ها برای پژوهشگران به وجود آورده است.

لابونت می‌گوید:

ما حیوانات بسیار متنوعی را بررسی کردیم؛ میزان تفاوت یک عنکبوت با یک مارمولک مشابه تفاوت‌های یک انسان با یک مورچه است. اما با بررسی پاهای آن‌ها متوجه وجود تشابهات بسیار زیادی در ساختار پهنه‌ی پای این موجودات خواهیم بود. پدهای چسبنده‌ی حیواناتی که قادر به بالا رفتن از سطوح هستند، مثال بارزی از فرگشت هم‌گرا است؛ جایی که گونه‌های مختلفی از حیوانات با تاریخچه‌های تکامل متفاوت به یک راهکار واحد برای حل یک مشکل رسیده‌اند. وقوع چنین چیزی به مفهوم آن است که این راهکار بسیار مناسب بوده است.

به اعتقاد پژوهشگران، ما می‌توانیم با الهام گرفتن از این راهکار تکاملی، پوشش‌های چسبنده‌ای با مقیاس بزرگ توسعه دهیم.

لابونت در ادامه می‌گوید:

پژوهش ما بر اهمیت مقیاس‌گذاری در میزان چسبندگی پوشش بدن حیوانات و همچنین اهمیت آن در بهبود عملکرد پوشش‌‌های چسبنده بر روی سطوح بزرگ‌تر نیز تاکید دارد. هنوز راه زیادی تا بررسی و مطالعه‌ی تمام راهکارهای مختلفی که در طول زمان جهت ایجاد قابلیت بالا رفتن از سطوح در بدن حیوانات توسعه داده شده، وجود دارد. مطالعه‌ی این راهکارهای تکاملی می‌تواند تاثیر بسیار زیادی در توسعه‌ی پوشش‌های چسبنده‌ی با قدرتمند، قابل کنترل و در مقیاس بزرگ‌تر داشته باشد.

راهکار ممکن دیگر نیز برای حل مشکل چسبندگی بدن حیوانات بزرگ‌تر، چسبنده‌تر شدن پهنه‌ی پای ‌آ‌ن‌ها است.

کریستوفر کلمنت؛ یکی دیگر از اعضای تیم در این خصوص می‌گوید:

ما متوجه شدیم که در گونه‌هایی که بسیار با یکدیگر مرتبط هستند، با وجود ‌آنکه این حیوانات قادر به بالا رفتن از سطوح هستند، اما سایز پد چسبنده‌ی این موجودات نسبت به جثه‌ی آن‌ها با سرعت کمتری افزایش می‌یابد؛ احتمالا دلیل این امر وجود قیدهای تکاملی است. در مورد قورباغه‌ها ما به این نکته پی بردیم که در ‌آن‌ها به جای بزرگ‌تر شدن سایز پد، میزان چسبندگی آن افزایش یافته است. بسیار جالب توجه است که شاهد به وجود آمدن دو راهکار تکاملی متفاوت در این خصوص هستیم. در تمام گونه‌های مختلف، جهت مقابله با این مشکل، شاهد بزرگ‌تر شدن پدها هستیم؛ اما در خصوص گونه‌های نزدیک به هم این راهکار تکاملی رخ نداده است. احتمالا دلیل این موضوع نبود تنوع مورفولوژیکی کافی است. با این حال در خصوص گونه‌های نزدیک به هم شاهد چسبنده‌تر شدن پدها هستیم. این پدیده یک نمونه‌ی بسیار خوب از وجود قیدها و نوآوری‌های تکاملی است.