Bir Topa Dolanmış 50.000 Solucan, Bir Yırtıcı Göründüğünde Patlayıcı Bir Patlamada Çözülür



Bir Topa Dolanmış 50.000 Solucan, Bir Yırtıcı Göründüğünde Patlayıcı Bir Patlamada Çözülür

Karışık kulaklıklarla boğuşan herkes, dolaşmış kabloları çözmenin zorluğunu bilir. Bununla birlikte, sıkı bir düğüm, Kaliforniya kara solucanı için hiçbir şey değildir. Bu küçük solucanlar, bir çatal dolusu kıvranan spagettiyi anımsatan sıkıca paketlenmiş damlalar oluşturmak için binlerce kişi tarafından birlikte bükülür. Bu düğümlerin oluşması dakikalar alırken, iç içe geçmiş kara solucanlar milisaniyeler içinde sıyrılıp kurtulabilir.

Şimdi bilim adamları, bu bacaksız kaçış sanatçılarının nasıl sadece basit bir kas ve nöron koleksiyonunu kullandıklarını nihayet düzelttiler. dar düğümlerden sorunsuz bir şekilde kayarak. Stanford Üniversitesi’nde uygulamalı bir matematikçi olan Vishal Patil, “Solucanlar bu çözme problemini çözebiliyorsa, biz de çözebiliriz diye düşündük” diyor. Bugün dergide yayınlanan bir çalışmada BilimPatil ve meslektaşları kara solucanların kendilerini hızla çözmek için kullandıkları hareketleri tam olarak belirlemek için matematiksel simülasyonlar.

Sadece birkaç santimetre uzunluğunda, California kara solucanları (Lumbriculus variegatus) gözden kaçırmak kolaydır. Yine de akvaryum balıkları için yaygın bir kurtçuk olan bu su solucanları, sayıca gücün bir örneğidir. Nemlerini korumak veya sıcaklıklarını korumak için, beş ila 50.000 kara solucan, görünüşte bir yaratık özelliğinden çıkmış gibi görünen kıvranan lekeler oluşturmak için birbirine karışır. Bu düğümler sıkı olsa da, yırtıcı bir dalış böceğinin en erken belirtisi, etli solucanları her yöne kıvrandıracaktır.

Harry Tuazon, şimdi bir biyomühendislik doktorası. Georgia Institute of Technology’de bir öğrenci, laboratuvardaki bir petri kabının üzerinde kara solucanların kıvrandığını gözlemlediğinde bu neredeyse anlık tepkiyi bir an için gördü. “Bir solucan topuna UV ışığı tuttum ve top birdenbire patladı” diyor. “Büyüleyiciydi.”

Tuazon, birkaç on milisaniyede çözülen bu solucan toplarına aşık oldu – göz kırpmanın bir kısmı. Topların karmaşıklığını artırmak için karışıma yavaş yavaş daha fazla hayvan eklemeden önce, tek tek solucanların hareketlerinin mikroskop videolarını çekti. Bu solucan ağlarının ardındaki fiziği çözmek için, o zamanlar Ph.D. olan Patil ile birlikte çalıştı. Massachusetts Institute of Technology’de düğümler ve diğer karmaşık sistemlerin geometrisinde uzmanlaşmış öğrenci.

Patil, Tuazon’un küçük bir elektrik şokuna tepki veren tek bir solucanı gösteren mikroskop videolarını izlediğinde ilginç bir şey fark etti. Solucan uyaranlara tepki verirken, rotasını tersine çevirmeden ve tekrar eden bir hareketle saat yönünün tersine dönmeden önce kafasını saat yönünde hareket ettirdi. Bu, alternatif bir sarmal dalga olarak bilinen sekiz rakamı modelini yarattı.

Solucanların sarmal yürüyüşünün doğru matematiksel modellerini oluşturmak için Patil’in solucanların düğümlerin içinde nasıl hareket ettiğini de görmesi gerekiyordu. Bu Tuazon için zor oldu çünkü solucan topları şaşırtıcı bir şekilde geçilemezdi. Solucanlar suya batırıldı, bu nedenle röntgenler başarısız oldu. Mikrobilgisayarlı tomografi taramaları yalnızca düşük çözünürlüklü görüntüler sunuyordu. Sonunda Tuazon, takımın en iyi bahsinin sağlam olduğuna karar verdi. Jelatin içine yerleştirilmiş bir canlı solucan kümesinin görüntülerini oluşturmak için bir ultrason makinesi kullandı.

Ultrason görüntüleri, araştırmacıların, kıvranan karmaşa içindeki diğer solucanlarla sürekli temas halinde olan bireysel solucanların hareketleri hakkında 46.000’den fazla veri noktası çizmesine olanak sağladı. Patil ve meslektaşları solucanların hareketlerinin matematiksel modellerini oluşturdular ve bunları düğümlerin üç boyutlu simülasyonlarından geçirdiler.

Araştırmacılar, değişen sarmal yürüyüş hareketini kullanmanın solucanların kendilerini sorunsuz bir şekilde çözmelerine izin verdiğini buldular. Ayrıca, omurgasızların çoğunlukla bir yönde tirbuşon yaptığı, hafifçe değiştirilmiş bir hareketin, düğümlerin oluşmasına yardımcı olduğunu buldular. Patil, “Diğer yönde sarmaya geçmeden önce bir yönde sarmak için daha uzun süre harcarsa, dolaşma davranışını elde edersiniz” diyor. “Solucan hızla saat yönünde ve saat yönünün tersine sarma arasında geçiş yaparsa, çözme davranışı elde edersiniz.”

Fiziksel sistemlerdeki dolaşıklıkların etkilerini inceleyen Arizona Eyalet Üniversitesi’nden bir matematikçi olan Eleni Panagiotou’ya göre, bu hareketin çok yönlülüğü solucanların düğümlerine ince ayar yapmalarını sağlıyor. “California kara solucanları [exhibit] Yeni çalışmada yer almayan ancak bir makale yazan Panagiotou, “hem sıkıca dolanabilecekleri hem de hızlı bir şekilde çözebilecekleri bu optimum eşik” diyor. ilgili perspektif parçası içinde Bilim. Çok fazla bükülürlerse, düğüm çok sıkı hale gelir ve solucanlar kaçma yeteneklerini kaybeder. Yeterince bükülmezlerse, koruyucu düğüm oluşmaz.

Benzer hareketlerin bir dizi karmaşık düğümü çözmeye yardımcı olabileceğini düşünüyor. hem doğada hem de yapay dünyada her yerde. Örneğin, dolaşmış iplikçikler, boğumlu kök ağlarından sıkıca sarılmış DNA şeritlerine kadar her şeyde doğal olarak bulunur. İnsanlar uzun süredir halat yapmak ve kumaş dokumak için yumakları kullandılar. Panagiotou, “Araştırmacılar yalnızca doğanın bu solucanlarda ne yaptığını açıklamakla kalmıyor, aynı zamanda diğer sistem ve bağlamlardaki olasılıkların bir haritasını da oluşturuyorlar” diyor.

Ekip, bu solucanların hareketlerinin, araştırmacıların yumuşak robotik sistemlerde aktif olarak şekil değiştirmek için ip benzeri filamentler programlamasına yardımcı olabileceğini düşünüyor. Bu, yaralar iyileştikçe şekil değiştiren esnek bandajlar veya belirli parçacıkları elemek için ince ayar yapılabilen su filtreleri oluşturabilir.

Patil, kanıtın solucan damlasında olduğunu düşünüyor. “Bu solucanlar bize dolaştırma ve çözmenin arkasındaki genel ilkeleri ve potansiyel olarak diğer sistemleri manipüle etmek için bir araç kutusu sağlıyor” diyor. “Solucanların bunu yapabildiğini bildiğimiz için bu sadece matematiksel bir model değil.”



Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/50-000-worms-tangled-up-in-a-ball-unravel-in-an-explosive-burst-when-a-predator-appears/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir