تأثیر شگفت‌انگیز ریزگرانش بر تارهای عنکبوت
تارهای عنکبوتی با رنگ‌های چشمگیر نه‌تنها جذاب هستند؛ بلکه می‌توان از ابریشم آن‌ها به‌عنوان ماده‌ای زیستی برای بازسازی اعصاب استفاده و به پیشرفت علم کمک کرد. طبق پژوهشی جدید روی عنکبوت‌های گرد در فضا (Trichonephila clavipes)، این موجودات هوشمند می‌توانند در شرایط نبود گرانش جهت خود را براساس نور تنظیم کنند.
دانشمندان تا‌کنون آزمایش‌های گرانش زیادی روی عنکبوت‌ها انجام داده‌اند. عنکبوت‌ها معمولا در این آزمایش‌ها در سانتریفیوژ نگه‌داری می‌شدند و تارهای خود را به‌صورت افقی می‌ساختند و به‌صورت پیوسته برای ساخت تار می‌چرخیدند. تیمی از پژوهشگران سوئیس و ایالات متحده در مقاله‌ای جدید می‌گویند:
این مشاهده‌ها و آزمایش‌ها نشان می‌دهند گرانش معیار مهمی در ساخت تارهای عنکبوتی به‌شمار می‌رود؛ اما نمی‌توانند به این پرسش پاسخ دهند که آیا عنکبوت‌ها در شرایط گرانش صفر می‌توانند تار بسازند و در این صورت، محیط گرانش صفر چگونه بر تکمیل تار اثر می‌گذارد. تنها با آوردن عنکبوت‌ها در محیط گرانش صفر به این پرسش‌ها می‌توان پاسخ داد.
این اولین‌بار نیست که عنکبوت‌ها برای پژوهش به فضا فرستاده می‌شوند؛ اما پژوهش جدید نخستین‌بار به نتایج جامعی دست یافته است؛ زیرا آزمایش‌های گذشته روی عنکبوت‌ها چندان نتیجه‌بخش نبودند. در سال ۱۹۷۳، دو عنکبوت باغی اروپایی (Arenus diadematus) به اسکای‌لب، اولین ایستگاه فضایی ایالات متحده، فرستاده شدند. این مأموریت بخشی از رقابت آزمایش دانشجویی اسکای‌لب ناسا بود. هیچ عکسی از تارها گرفته و غذا یا آبی به عنکبوت‌ها داده نشد؛ بنابراین، بی‌نظمی‌هایی در تارهای آن‌ها دیده شد.
در آزمایش ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) در سال ۲۰۰۸، از دو گونه‌ی عنکبوت گردباف استفاده شد: یکی از آن‌ها برای پژوهش و یکی از آن‌ها در محفظه‌ای جدا به‌عنوان گونه‌ی پشتیبان به‌کار رفت. این بار دانشمندان با مگس میوه عنکبوت‌ها را تغذیه کردند؛ اما در بدترین سناریویی که می‌توانست رخ دهد، عنکبوت پشتیبان به داخل محفظه‌ی اصلی گریخت و دو تار عنکبوت با یکدیگر تداخل پیدا کردند. در‌نتیجه، باید تعداد مگس‌های میوه دو برابر می‌شد تا جمعیت کنترل شود. پژوهشگران می‌گویند:
لارو و پیله‌ی مگس میوه تقریبا دو هفته پس از راه‌اندازی، پنجره را پوشاندند. تقریبا پس از یک ماه، کاملا یکی از پنجره‌های دید را پوشانده بودند و امکان دیدن عنکبوت‌ها وجود نداشت.
پژوهشگران سعی کردند بخت خود را بار‌دیگر در آزمایش سال ۲۰۱۱ امتحان کنند. این بار گریز عنکبوت یا از‌بین‌رفتن عکس یا انفجار مگس میوه رخ نداد. در‌عوض، هر پنج دقیقه عکسی از تارهای گردباف طلایی گرفته شد؛ در‌حالی‌که نورها هر دوازده ساعت برای شبیه‌سازی نور روز خاموش و روشن می‌شدند. گرچه اتفاقی غیرمنتظره رخ داد (از میان چهار عنکبوت مشخص شد دو عنکبوت مذکر هستند)، نتایج آزمایش دو‌ماهه در ISS به‌شدت موفقیت‌آمیز بود.
دو عنکبوتی که به فضا فرستاده شدند، در خانه‌ی کم گرانش خود پایدار به‌نظر می‌رسیدند: عنکبوت مذکر ۶۵ روز از گرانش صفر جان سالم به‌در برد و حتی پس از بازگشت به زمین زنده ماند. در‌عین‌حال، عنکبوت مؤنث ۳۴ تار ساخت و سه بار پوست‌اندازی کرد که خود رکورد محسوب می‌شود؛ اما استفاده از نور در آزمایش جدید به کشف شگفت‌انگیزی منجر شد. پژوهشگران معتقدند:
در شرایط گرانش عادی، صرف‌نظر از استفاده کردن یا نکردن از نور، عنکبوت‌ها تارهای نامتقارنی ساختند و در محفظه به‌سمت پایین قرار داشتند؛ در‌نتیجه متوجه شدیم گرانش مهم‌ترین راهنما برای عنکبوت‌ها است. سپس، به این نتیجه رسیدیم که محرک بصری جهت نور هم می‌تواند در نبود گرانش به‌عنوان راهنمایی برای جهت‌گیری عمل کند.
در شرایط وجود گرانش، عنکبوت‌های گرد طلایی معمولا تارهای نامتقارن خود را می‌سازند و در جهت پایین منتظر طعمه می‌مانند. در فضا، تارها تقارن بیشتری دارند و اگر نور در جهت مخالف نزولی باشد، عنکبوت‌ها می‌توانند از آن به‌عنوان نقطه‌ی مرجعی برای ساخت تارهای خود استفاده کنند. ساموئل چوک، زیست‌شناس دانشگاه بازل، دراین‌باره می‌گوید:
فکر نمی‌کردیم نور در جهت‌گیری عنکبوت‌ها در فضا نقش داشته باشد. بسیار خوش‌اقبال بودیم که لامپ‌ها در قسمت بالای محفظه نصب شده بودند، نه سمت دیگر. در‌غیر‌این‌صورت، نمی‌توانستیم به اثر نور بر تقارن تارها در گرانش صفر پی ببریم. اینکه عنکبوت‌ها از سیستم پشتیبانی برای ساخت تارهای خود در نبود گرانش بهره می‌برند، پدیده‌ای شگفت‌انگیز است؛ زیرا قبلا در طول تکامل خود، در‌معرض محیط بدون گرانش قرار نگرفته بودند.
این پژوهش در The Science of Nature منتشر شد.
نظرات