Caracatița: mai complexă decât ar trebui să fie o simplă moluște

Knossos_frise_pieuvre_edit.jpg

Caracatița continuă să surprindă cercetătorii. Corpul, ochii și comportamentul său uimitor par mult prea complexe pentru un nevertebrat cu corp moale. Totuși ni se spune că aceste animale (pl. Caracatițele), alături de cefalopodei lor, calamarul și sepia, sunt descendenți ai scoicilor și melcilor. Oricât de minunate sunt acele moluște, le lipsesc tentaculele cu ventuze, ochi de cameră și complexitatea comportamentală a caracatiței.

Recent, oamenii de știință israelieni au studiat comportamentul târârii Octopus vulgaris. În Biologie actuală, ei descriu modul în care studiile video au dezvăluit strategia pentru sarcina complexă. Cuvintele „surprinzător” și „unic” ies în evidență ca provocări pentru evoluție, la fel ca toate referințele la sistemele de control.

A face fata la complexitatea computațională excepțională care este implicat în Control dintre brațele sale hiper-redundante, caracatița a adoptat strategii unice de control motor în care creierul central activează mai degrabă programe motorii autonome în sistem nervos periferic elaborat a bratelor. Cum caracatite coordona cele opt braţe lungi şi flexibile ale lor în locomoţie este încă necunoscut. Aici, vă prezentăm prima analiză cinematică detaliată a coordonării brațului caracatiței în crawling. Rezultatele sunt surprinzătoare din mai multe puncte de vedere: (1) în ciuda corpului său bilateral simetric, caracatița poate se târăște în orice direcție față de corpul său orientare; (2) orientarea corpului și târârii sunt controlat monoton și independent; și (3) contrastând locomoția animală cunoscutăcaracatiță târându-se lipsește orice tipar ritmic aparent în coordonarea membrelor, sugerând a unic ieșirea neritmică a caracatiței controler central. [Emphasis added.]

Cercetătorii au identificat o strategie pe care o folosește caracatița pentru a se deplasa într-o anumită direcție: împinge, apoi alungește. Caracatița poate trimite acest „program motor autonom” la oricare dintre cele opt brațe ale sale, indiferent de orientarea animalului.

Arătăm că asta manevrabilitate neobișnuită este derivată din simetria radială a brațelor în jurul corpului și simplă mecanism de împingere prin alungire prin care brațele creează împingere târâtoare. Aceste două împreună permit a mecanism prin care controler central alege într-o moda clipă în clipă ce braţe să recruteze pentru a împinge corpul într-o direcţie instantanee.

Sună destul de simplu, până când te uiți la detalii. Se pare că caracatița înțelege legea acțiune-reacție a lui Newton. Trebuie să împingă brațul pe partea opusă direcției în care vrea să meargă. Trebuie să monitorizeze și să ajusteze în mod constant modificările texturii suprafeței, curenții și alte variabile. Și această „strategie de control motor” pare a fi unică în regnul animal; cum a apărut asta din strămoșii moluștelor?

Cu toate acestea, unii reporteri au subliniat cât de „simplă” este strategia. Știința Vii a citat unul dintre autori spunând: „Este o solutie foarte simpla la o problemă foarte complicată.” stirile BBCîn mod similar, a citat coautorul Guy Levy, „[It has] găsit a solutie foarte simpla la o problemă potențial complicată – ea trebuie doar să aleagă ce braț a recruta. ” Ştiinţă a spus: „Pentru că picioarele de caracatiță sunt distanțate uniform în jurul corpului, alegerea unei direcții este la fel de simplă ca și alegerea picioarelor să se întindă: a deplasa la dreapta, alungeste picioarele la stanga; pentru a merge înainte, alungește picioarele în spate. ” Ce poate fi mai simplu?

Pentru a afla, încercați să construiți un robot care poate face acest lucru. Cercetătorii de la SMART (Singapore-MIT Alliance for Research and Technology) sunt fericiți doar că au imitat un truc de caracatiță: propulsia eficientă cu jet. Videoclipul de la PhysOrg arată creația lor fulgerând în linie dreaptă atunci când un sac asemănător unui balon se dezumflă rapid. Acesta pare ceva ce ar putea face un copil pentru piscina sau cada de baie din curte. Etapa de dezumflare este partea ușoară. Cum faci ca un robot autonom să se umfle în mod repetat și să țintească singur? Și cum îi pui opt brațe flexibile pe care un creier central le poate direcționa, permițându-i să se miște în orice direcție pe orice suprafață?

Un robot de caracatiță mai sofisticat anunțat de Universitatea Waseda are patru brațe și patru roți de rulare asemănătoare unui rezervor. Este destul de impresionant, dar uită-te la toate firele, servomotoarele și pistoanele hidraulice de pe dispozitivul mare și greu. Poate ajuta la curățarea resturilor din centrala nucleară de la Fukushima, dar nu se va arunca în apă fără multă muncă de proiectare.

Caracatițele sunt, de asemenea, fascinante pentru adaptabilitatea lor la o gamă largă de habitate. Unii trăiesc în bazine de maree de mică adâncime; altele supraviețuiesc în adâncimi abisale și în apropierea gurilor hidrotermale. Știința Vii prezintă o specie care trăiește în apele înghețate din Antarctica, supraviețuind datorită „sângelui albastru”. O proteină pigmentară care conține cupru din sângele său îi permite să transporte eficient oxigenul către țesuturile sale, în ciuda condițiilor de frig.

Înșelătoria cu schimbarea rapidă a culorii a caracatiței și a altor cefalopode este o altă minune pe care inginerii încearcă să o stăpânească. De notat special este „caracatița mimica” din Indonezia. Vezi descrierea și videoclipul lui Louise Gentle la Conversatia. Această specie pare că se distrează!

Această caracatiță a fost descoperită în 1998 în largul coastei unei insule indoneziene și este probabil cel mai mare schimbător de formă dintre toate. Similar cu sepia, este capabilă mimând mediul său de fundal prin schimbarea culorii și texturii pielii sale. Cu toate acestea, impresionant, este doar animal capabil să imite o gamă diversă de specii – cel puțin 13 au fost înregistrate până acum – inclusiv pești leu, șerpi de mare, meduze și anemone de mare.

Ar putea inginerii de la SMART și de la Universitatea Waseda să se potrivească cu asta? „Carcatița mimica are dexteritate remarcabilăfiind capabil să-și schimbe culoare, comportament, formă și texturași își poate modifica mimica în funcție de circumstanțe.” Urmărește cât de repede se înnegrește și se transformă într-un cort pentru a speria un crab, apoi se transformă într-un halibut plictisitor și un pește-leu complex.

După cum am observat anul trecut, caracatița are chiar programe și mecanisme de control pentru a împiedica brațele sale semi-autonome să se lege în noduri. Toate părțile trebuie să se potrivească și să acționeze în mod concertat pentru aceste funcții complexe.

Descoperirile noastre sugerează că corpul moluștelor moale a afectat într-un mod întruchipat cel aparitie al comportament motor adaptativ a caracatiței.

Am mai auzit de „organizație încorporată”. Este un concept util în robotică, dar pentru teoria evoluționistă, este vacu, lăsând neexplicată originea tuturor părților care trebuie să funcționeze sinergic pentru funcționare.

În mod clar, caracatița este un animal extrem de bine conceput pentru mediul său marin. Cuvântul „elegant” este adesea folosit pentru mișcările sale grațioase. Oferă darwinismul vreo înțelegere a modului în care un melc sau o scoică s-au transformat într-o caracatiță? Ca de obicei, nu vedem altceva decât „dovada prin afirmație”. Doar a evoluat. Sfarsitul povestii.

„Caracatițele folosesc strategii de locomoție unice care sunt diferite de cele găsite la alte animale”, spune Binyamin Hochner de la Universitatea Ebraică din Ierusalim. „Aceasta este cel mai probabil datorită corpului lor moale de moluște care a dus la evoluția morfologiei „ciudate”., permițând controlul eficient al locomoției fără un schelet rigid. (Presă celulară)

Probabil că caracatițele dezvoltat modul lor unic de a se mișca, deoarece, spre deosebire de verii lor scoici, nu au învelișuri exterioare de protecție, au spus cercetătorii. De fapt, Se crede că caracatița a evoluat dintr-un strămoș asemănător melcului al cărui picior a evoluat în opt brațe lungi și subțiri, dând animalelor o flexibilitate enormă. De asemenea, caracatitele a dezvoltat o vedere excelentă, un creier mare și capacități de camuflaj, făcându-i vânători adepți. (Știința Vii)

Victoria Gill la stirile BBC a omis orice imaginare evolutivă. Hârtia originală în Biologie actualăde altfel, nu avea aproape nimic de spus despre evoluție: doar o referință rapidă în ultima propoziție:

Rezultatele noastre susțin, de asemenea, conceptul de organizare întruchipată a comportamentelor adaptative (în sens general, nu numai la caracatițe), deoarece arată minunat interacțiune reciprocă între sistem de controlcel proprietăți fizice a corpului, iar cel morfologieo interacțiune care duce la o adaptare evolutivă cu succes a comportamentului emergent către nișa ecologică.

Această juxtapunere a conceptelor de design cu evoluția este incomodă. Din numeroasele referințe la controlul motorului, programe autonome, biomecanică și termeni similari din lucrare, este evident că gândirea de design a făcut eforturi grele pentru a promova ceea ce înțelegem despre caracatiță. Privirea fiecărei creaturi complexe și elegante din biosferă cu design-ul în minte este cheia înțelegerii, motivației și aplicării.

Credit imagine: Harrieta171 (Fișier: Knossos frise pieuvre.JPG) [Public domain]prin Wikimedia Commons.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.