تینا مزدکی_مدت زیادی در تاریخ علم تکامل، دانشمندان پاسخ قطعی و کاملی برای این پرسش نداشتهاند که چرا گورخرها راهراه هستند. البته این موضوع به دلیل کمبود تلاش برای یافتن پاسخ نیست. الگوی خاص بدن گورخر یکی از آشکارترین معماهای زیستی در میان پستانداران روی زمین محسوب میشود؛ الگویی واضح، متقارن و ظاهراً پرهزینه برای حفظ که برخلاف بسیاری از نقشهای راهراه در طبیعت، کاربرد مشخصی ندارد.
استتار در میان پوشش گیاهی ساوانا یکی از نخستین و طبیعیترین توضیحات بود، اما این فرضیه چندان دوام نیاورد. گورخرها در فاصلهای که شیرها و کفتارها معمولاً برای شکار به آنها نزدیک میشوند، همچنان بهوضوح قابل مشاهده هستند.
به همین دلیل، زیستشناسان بهمرور فرضیههای دیگری را مطرح کردند؛ از تنظیم دمای بدن و شناسایی اعضای گروه گرفته تا سردرگم کردن شکارچیان هنگام تعقیب.
با گذشت زمان، بیشتر این نظریهها شواهد کافی برای اثبات خود پیدا نکردند. سپس در سال ۲۰۱۹ گروهی از پژوهشگران کشاورزی ژاپن شش گاو سیاه را با نوارهای سفید رنگآمیزی کردند و یک گام دیگر به پاسخ یکی از قدیمیترین معماهای زیستشناسی نزدیک شدند.
آزمایش روی گاوها چگونه انجام شد؟
این پژوهش به سرپرستی توموکی کوجیما در مرکز تحقیقات کشاورزی آیچی در مرکز ژاپن انجام شد. طراحی آزمایش نسبتاً ساده بود. شش رأس گاو از نژاد Japanese Black که بهطور طبیعی پوستی کاملاً تیره دارند، در سه وضعیت مختلف مورد بررسی قرار گرفتند.
در وضعیت نخست، بدن گاوها با نوارهای سیاه و سفید شبیه الگوی گورخر رنگآمیزی شد. در وضعیت دوم، روی بدن همان گاوها نوارهای مشکی کشیده شد تا مشخص شود آیا خود رنگ یا فرایند رنگآمیزی روی رفتار مگسها تأثیر میگذارد یا خیر. در وضعیت سوم نیز گاوها بدون رنگ باقی ماندند.
این آزمایش به شکل چرخشی و با استفاده از روش آماری موسوم به Latin-square rotation انجام شد و گاوها هر یک از این شرایط را در مراتع طبیعی که مگسهای گزنده در آن فراوان بودند، تجربه کردند. پژوهشگران در فواصل زمانی مشخص از حیوانات عکس گرفتند و تعداد مگسهای قابل مشاهده روی بدن هر گاو را در تصاویر شمارش کردند.
نتایج کاملاً مشخص بود. گاوهایی که بدنشان با نوارهای سفید و سیاه شبیه گورخر رنگ شده بود، در مقایسه با همان حیوانات در حالت بدون رنگ یا با نوارهای مشکی، تقریباً نصف مگسهای گزنده را جذب کردند.
گاوهای راهراه همچنین رفتارهای بسیار کمتری برای دور کردن مگسها از خود نشان دادند؛ رفتارهایی مانند تکان دادن سر، حرکت دادن گوشها، ضربه زدن با پا، منقبض کردن پوست و تکان دادن دم که گاوها معمولاً برای خلاص شدن از حشرات گزنده انجام میدهند.
به بیان ساده، گاوها واقعاً کمتر اذیت میشدند. الگوی مشخص رنگآمیزی عامل اصلی این تفاوت بود. نوارهای سفید و سیاه ظاهراً عملکردی مشخص داشتند.
نوارهای گورخر دقیقاً چه کاری با مگسها میکنند؟
بهترین توضیح فعلی برای این پدیده به نحوه دیدن و فرود آمدن مگسهای گزنده مربوط میشود. مگسها هنگام نزدیک شدن به یک هدف، صرفاً در خط مستقیم به سمت آن پرواز نمیکنند. آنها در مرحله نهایی نزدیک شدن از پدیدهای موسوم به جریان نوری یا Optical Flow استفاده میکنند؛ یعنی نحوه حرکت الگوهای بصری در برابر چشمهای مرکبشان به آنها کمک میکند فاصله، سرعت و زمان مناسب برای کاهش سرعت و فرود را تشخیص دهند.
سطوح یکنواخت، جریان نوری نسبتاً روانی ایجاد میکنند. اما سطوح راهراه چیزی متفاوت به سیستم بینایی مگس ارائه میدهند که تشخیص دقیق آن دشوارتر است. نوارهای متناوب روشن و تیره میتوانند سیگنالهای حرکتی کاذبی ایجاد کنند و توانایی مگس برای تشخیص فاصله واقعی خود از سطح را مختل کنند.
در نتیجه، مگس ممکن است با سرعت نامناسب به سطح راهراه نزدیک شود و هنگام تلاش برای فرود، از روی آن عبور کند یا با سطح برخورد کرده و دوباره دور شود، بدون اینکه بتواند بهدرستی روی بدن حیوان بنشیند.
این تفاوت کوچک در طول چند ساعت حضور حیوان در چراگاهی پر از مگس، میتواند در مجموع تعداد فرودهای موفق حشرات را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. نکته مهم این است که برای ایجاد چنین اثری، لازم نیست مگس به معنای واقعی کلمه از نوارهای سفید و سیاه «بیزار» باشد. کافی است این الگو فرود آمدن را از نظر فیزیکی دشوارتر کند.
پیش از این چه نظریههایی درباره راهراه بودن گورخرها مطرح شده بود؟
نظریه دفع حشرات دههها طول کشید تا به جایگاه فعلی خود برسد، زیرا در تمام این مدت با سه توضیح جدی دیگر رقابت میکرد که زمانی برای زیستشناسان محتملتر به نظر میرسیدند.
استتار یکی از نخستین توضیحات بود. بر اساس این نظریه، نوارهای عمودی ممکن است خطوط بدن گورخر را در میان علفهای بلند از بین ببرند یا با الگوی درختان در زمان طلوع و غروب خورشید هماهنگ شوند. این فرضیه در طول قرن بیستم بارها مورد آزمایش قرار گرفت، اما نتوانست دوام بیاورد.
نوارهای بدن گورخرها در فاصله معمول شکار، دید شیرها و کفتارها را کاهش نمیدهد. در فاصله نزدیک نیز گورخرها در مقایسه با علفخوارانی که رنگ یکنواخت دارند، حتی بیشتر در میان پوشش گیاهی ساوانا به چشم میآیند.
تنظیم دمای بدن نیز یکی دیگر از فرضیههای مهم بود. برخی پژوهشگران تصور میکردند نوارهای روشن و تیره میتوانند روی پوست گورخر جریانهای کوچک همرفتی ایجاد کنند و به خنک شدن بدن حیوان زیر نور خورشید کمک کنند.
اما مطالعهای در سال ۲۰۱۸ به سرپرستی گابور هوروات و همکارانش که در نشریه Scientific Reports منتشر شد، این فرضیه را مستقیماً بررسی کرد. پژوهشگران برای آزمایش، بشکههای فلزی را با الگوهای مختلف پوشاندند و میزان گرم شدن آنها را مقایسه کردند. نتیجه نشان داد نوارهای شبیه گورخر باعث خنکتر شدن بشکهها نمیشوند. به همین دلیل، امروزه نظریه تنظیم دما بهطور گسترده فاقد پشتوانه کافی در نظر گرفته میشود.
فرضیه دیگری نیز مطرح بود که بر اساس آن، گلهای از گورخرهای در حال حرکت با ایجاد الگویی بصری شلوغ و متغیر میتواند تشخیص یک هدف مشخص را برای شکارچی دشوار کند. این نظریه نسبت به برخی توضیحات دیگر دوام بیشتری آورده است، اما مطالعات کنترلشده نشان دادهاند که تأثیر آن در عمل محدود است.
شواهد مربوط به مگسها چگونه جمع شد؟
همزمان با بررسی این فرضیهها، شواهد مربوط به نقش نوارها در دفع حشرات نیز بهتدریج افزایش پیدا کرد. تیم کارو از دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، در سال ۲۰۱۴ نشان داد که الگوهای راهراه در میان گونههای مختلف خانواده اسبیان، ارتباط زیادی با پراکندگی جغرافیایی مگسهای گزنده دارند.
گونهها و زیرگونههای اسبها و گورخرهایی که در مناطق دارای مگسهای گزنده فراوان زندگی میکنند، معمولاً نوارهای بیشتری دارند؛ در حالی که گونههای ساکن مناطق فقیر از نظر این حشرات، نوارهای کمتری نشان میدهند.
در سال ۲۰۱۹ نیز کارو و همکارانش پوششهای راهراه و ساده را روی اسبهای زنده آزمایش کردند و مستقیماً کاهش حمله مگسهای گزنده به پوششهای راهراه را مشاهده کردند. آزمایش گاوهای ژاپنی گام بعدی در این مسیر بود. این آزمایش فرضیه را روی حیوانی آزمایش کرد که اساساً در روند تکامل خود هرگز چنین الگویی نداشته است و با این حال، همان نتیجه را به دست آورد.
چرا یک آزمایش بهتنهایی نمیتواند یک نظریه را اثبات کند؟
با وجود این یافتهها، نمیتوان گفت معمای نوارهای گورخر اکنون بهطور کامل حل شده است. تکامل بهندرت ویژگیهای یک موجود زنده را تنها به یک دلیل ایجاد میکند. کاملاً ممکن است جمعیتهای اولیه گورخرها تحت تأثیر چند فشار انتخابی مختلف قرار گرفته باشند؛ از مگسهای گزنده و شکارچیان گرفته تا مدیریت گرما و ارتباطات اجتماعی.
ممکن است الگوی راهراه امروزی نتیجه تأثیر تجمعی تمام این عوامل باشد. بنابراین، معرفی یک عامل بهعنوان تنها دلیل تکامل نوارهای گورخر میتواند نوعی نتیجهگیری بیش از حد قطعی باشد؛ موضوعی که بیشتر زیستشناسان تکاملی نیز در هنگام تفسیر این یافتهها از آن پرهیز میکنند. اما آزمایش گاوها یک ادعای مشخص را دشوارتر از گذشته قابل رد میکند.
اگر رنگآمیزی نوارهای سفید روی بدن یک حیوان کاملاً سیاه بتواند تعداد مگسهایی را که روی بدن آن فرود میآیند به نصف کاهش دهد، مشخص میشود که نوارها اثر قابل اندازهگیری و مستقیمی در کاهش فرود حشرات دارند؛ اثری که مستقل از سایر ویژگیهای حیوانی است که این الگو را روی بدن خود دارد.
بنابراین، هر دلیل دیگری که ممکن است در تکامل نوارهای گورخر نقش داشته باشد، مگسهای گزنده نیز احتمالاً یکی از عوامل مؤثر بودهاند.
آیا این یافته میتواند به صنعت دامداری کمک کند؟
مرکز تحقیقات کشاورزی آیچی اکنون در حال بررسی این موضوع است که آیا میتوان این روش را در مقیاس بزرگتر نیز اجرا کرد یا خیر. موضوع صرفاً یک آزمایش دانشگاهی نیست. مگسهای گزنده خسارت قابل توجهی به صنعت جهانی دامداری وارد میکنند و میتوانند باعث کاهش افزایش وزن در گاوهای گوشتی و کاهش تولید شیر در گاوهای شیری شوند.
استفاده از حشرهکشها برای کنترل این حشرات نیز به آلودگی محیطزیست کمک میکند و میتواند موجب ایجاد مقاومت در جمعیت مگسها شود. اگر رنگآمیزی بدن گاوها با نوارهای راهراه بتواند بدون استفاده از مواد شیمیایی تعداد فرود مگسها را تا ۵۰ درصد کاهش دهد، این روش میتواند از نظر رفاه حیوانات و کاهش مصرف آفتکشها اهمیت عملی داشته باشد.
البته نخستین رنگی که پژوهشگران استفاده کردند تنها چند روز روی بدن گاوها باقی ماند و پس از آن نیاز به رنگآمیزی مجدد داشت. به همین دلیل، محققان اکنون روی فرمولهایی با ماندگاری بیشتر کار میکنند.
در نقطهای از مرکز ژاپن، احتمالاً همین حالا چراگاه کوچکی وجود دارد که در آن چند گاو با ظاهر متفاوت و نوارهای سفید نهچندان دقیق روی بدنشان، بخشی از آزمایشی هستند که طی یک دهه گذشته به کنار گذاشتن بسیاری از نظریههای رقیب درباره دلیل راهراه بودن گورخرها کمک کرده است.
منبع: scienceblog
227323
