تساعد شوارب الفيلة المميزة على استشعار العالم من حولها

تساعد شوارب الفيلة المميزة على استشعار العالم من حولها

بواسطة ك ر كالاواي حرره تانيا لويس

إن مشاهدة فيل يبحث عن الجذور ليأكلها يكشف مدى قوة خرطومه وحساسيته. يمكن لعضلات جذع الفيل التي يزيد عددها عن 40 ألفًا أن تقلب الأشجار رأسًا على عقب، ثم تقوم بجمع الشظايا التي سقطت بلطف. يستغرق الأمر ما يقرب من عام من صغار الأفيال لإتقان استخدام خراطيمهم بهذه الطريقة، ويستغرق البشر وقتًا أطول لفهم كيفية القيام بذلك. قد يعود السر إلى شوارب الأفيال.

الآن اكتشف الباحثون الذين قاموا بتحليل الشعيرات المبطنة لخراطيم هذه الحيوانات خاصية هيكلية فريدة تساعد الأفيال على استشعار العالم من حولهم وتحديد ما إذا كانت المهمة تتطلب القوة أو الحساسية. وفي دراسة نشرت اليوم في علوميكشف الباحثون أن شوارب الأفيال – على عكس الثدييات الأخرى – أكثر مرونة عند الأطراف وأكثر صلابة بالقرب من الجلد.

توضح هذه الملاحظة كيف أن البنية الفريدة لشوارب الحيوانات تُنبئ “بيئة” الأفيال، أو تجربتها الحسية والإدراكية الفردية للعالم.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

يقول أندرو شولز، مؤلف الدراسة الرئيسي وباحث الذكاء اللمسي في معهد ماكس بلانك لأنظمة الذكاء: “لقد وجدنا أن الأفيال تشبه الكائنات الفضائية”. “لديهم هذه الشعيرات الشبيهة بالقرون مع تدرج في الصلابة … كان ذلك محيرًا.”

نظرًا لأن جلد الأفيال خشن يشبه الدروع، فقد عرف الباحثون أن الشوارب الموجودة على خراطيمها من المحتمل أن تقوم بالكثير من العمل الحسي للسماح للحيوانات بالتفاعل بدقة مع العالم من حولها. ولكن لفهم هذه الخيوط الصغيرة حقًا، احتاج الباحثون إلى نظرة فاحصة.

باستخدام ماسح التصوير المقطعي المحوسب المصمم خصيصًا للأشياء الصغيرة، أنشأ شولز وزملاؤه عرضًا رقميًا لشوارب الأفيال لتحليل بنيتها من الداخل إلى الخارج. وبعد ذلك، وباستخدام اختبارات التصوير والكيمياء الأخرى، تمكنوا من إجراء مزيد من التحليل لبنية الشعيرات وصلابتها.

جزء الشارب الأقرب إلى جلد الفيل قوي جدًا ومسامي. وفي الوقت نفسه، يكون طرف الشارب أكثر مرونة وكثافة. رغبةً منهم في فهم آليات هذا الشكل الفريد، قام الباحثون بطباعة نسخة كبيرة الحجم من الشعيرات باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع تدرج دقيق في الكثافة ليشعروا بها بأنفسهم.

تقول كاثرين ج. كوشنبيكر، كبيرة مؤلفي الدراسة ومديرة قسم الذكاء اللمسي في معهد ماكس بلانك لأنظمة الذكاء: “كنت أسير في الردهة وأضرب الأشياء (بالشارب) وحصلت على لحظة اكتشاف حقيقية”. لاحظت أن ضرب شيء ما بقوة بقاعدة الشارب الكثيفة كان أكثر صلابة وهشاشة من ضرب شيء ما بطرف باهت. سمح الاختلاف في الصلابة لكوتشنبيكر بالتعرف على محيط الأشياء دون أن يلمسها جلدها.

تستخدم الأفيال خراطيمها للتنفس والشم والاستيلاء على الأشياء والتواصل وحتى إدراك الأشياء خارج خط رؤيتها. وتساعد شواربهم في تشكيل كل هذه التجارب.

تشرح ميترا هارتمان، أستاذة الهندسة في جامعة نورث وسترن، والتي لم تشارك في الدراسة: “تقريبًا كل الثدييات – وليس فقط الأفيال – لديها شوارب يكاد يكون من المؤكد أن حجمها وشكلها وخصائصها المادية تتكيف مع الطريقة التي تستخدم بها الأنواع اللمس في بيئتها”.

بالإضافة إلى تقديم لمحة عن عالم الإدراك الحسي للأفيال، قام شولز وفريقه بإعداد مجموعة أدوات تحتوي على بياناتهم المتاحة على أمل أن يلهم الهيكل الفريد لشوارب الأفيال الباحثين في تخصصات أخرى. إنهم مهتمون بشكل خاص بمعرفة كيف يمكن تطبيق المواد ذات التدرج في الصلابة – مثل شارب الفيل – على الروبوتات. يعد الحفاظ على قوة الآلات مع الحفاظ على ليونتها بدرجة كافية حتى لا تلحق الضرر بالمواد التي تتفاعل معها تحديًا كبيرًا للروبوتات.

يقول جون هاتشينسون، أستاذ الميكانيكا الحيوية التطورية في الكلية البيطرية الملكية بجامعة لندن: “تعد هذه الدراسة مثالًا رائعًا للعلوم متعددة التخصصات”. “إنه علم الأعصاب والتشريح والميكانيكا الأنيق.”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.