مکنده‌های سگ‌ماهی نشان می‌دهند که چگونه طعمه‌های خشن را در دست می‌گیرند - و می‌توانند الهام بخش فناوری بهتری باشند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

سفالوپودها گروهی از نرم تنان دریایی با بدن نرم هستند که شامل ختمی، اختاپوس، ماهی مرکب و ناتیلوس است. بسیاری از این نرم تنان دارای مکنده های عضلانی روی بازوهای خود هستند که به آنها اجازه می دهد طعمه را بگیرند یا سطوح دیگر اطراف خود را بگیرند.

در مقایسه با مکنده های اختاپوس، مکنده های ده ماهی می توانند فشار مکش بیشتری ایجاد کنند (یعنی اختلاف فشار که نیرویی را ایجاد می کند که مکنده را روی سطح نگه می دارد). مطالعه آنها می تواند به توسعه فنجان های مکنده موثرتر برای طیف گسترده ای از کاربردهای دنیای واقعی کمک کند.

محققان دانشگاه و تحقیقات واگنینگن در هلند مطالعه‌ای را با هدف درک بهتر نحوه چنگ زدن ماهی‌های مرسوم (Sepia officinalis) با پوست ناهموار یا سطوح ناهموار انجام دادند. مقاله آنها که در Journal of the Royal Society Interface منتشر شده است، بینشی در مورد بیومکانیک (به عنوان مثال، اصول فیزیکی حاکم بر نحوه عملکرد ساختارهای زنده) مکش ماهی ماهی ارائه می دهد که می تواند طراحی مواد یا فناوری های جدید الهام گرفته از سیستم های بیولوژیکی را هدایت کند.

گیلرمو خاویر آمادور، نویسنده ارشد این مقاله، به Phys.org گفت: «این مطالعه از نگاه کردن به فنجان مکنده یک ده‌ماهی زیر میکروسکوپ انجام شد، جایی که متوجه شدیم این ستون‌های میکروسکوپی در سراسر لبه فنجان وجود دارد.

این ساختارها که به نام پاپیلا شناخته می‌شوند، ما را گیج می‌کنند، زیرا ما معمولا به مکنده‌هایی فکر می‌کنیم که لبه‌های بسیار صافی دارند تا اطمینان حاصل شود که مهر و موم محکمی تشکیل شده است. با این حال، متوجه شدیم که ساکشن‌ها از فنجان‌های مکنده خود برای چسبیدن به طعمه‌ها استفاده می‌کنند که معمولا پوست‌های بسیار خشن دارند.

آمادور و همکارانش می‌خواستند در مکانیزم‌های بیومکانیکی پیچیده‌تر غوطه‌ور شوند که به ماهی‌ها اجازه می‌دهد طعمه را محکم در دست بگیرند. به طور خاص، آن‌ها می‌خواستند تعیین کنند که آیا ساختارهای میکروسکوپی به نام پاپیلا به مکنده‌ها کمک می‌کند تا به سطوح ناهموار بچسبند یا خیر.

برت کلاسن ون اورشوت، نویسنده اول مقاله، گفت: در اوایل دوره فوق دکتری من، متوجه شدیم که بیشتر تحقیقات مربوط به مکنده بیولوژیکی روی اختاپوس و ماهی چسبیده بوده است.

"ما از کار قبلی یاد گرفتیم که مکنده‌های سگ ماهی از طریق مکانیسم کاملا متفاوتی کار می‌کنند. از طریق مشاهدات در طبیعت و در آزمایشگاه، دیدیم که آنها می‌توانند به سرعت به سطوح مختلف طعمه بچسبند. ما واقعا علاقه‌مند بودیم این مشاهدات را کمی کنیم و این فرضیه را آزمایش کنیم که پاپیلاهای آنها در مکش نقش دارد."

آمادور، کلاسن ون اورشوت و همکارانشان برای انجام آزمایشات خود، ماهی های تازه صید شده را از ماهیگیری محلی خریداری کردند و سپس بازوهای آنها را تشریح کردند. آنها هر بازو را به یک لام شیشه ای چسباندند، یک تکه شیشه نازک که معمولا در محیط های آزمایشگاهی برای نگهداری نمونه ها در زیر میکروسکوپ استفاده می شود. در طول هر آزمایش گرفتن، یک بازو در انتهای یک مخزن آب کوچک قرار می‌گرفت که مکنده‌ها رو به بالا بودند.

آمادور گفت: «ما سپس از یک فرورفتگی خودکار و سفارشی برای اندازه‌گیری چسبندگی کاپ‌های مکنده استفاده کردیم. "راه اندازی دندانه دار شامل یک سنسور نیرو است که به یک صفحه کوچک متصل است که می تواند با استفاده از یک موتور بالا و پایین حرکت کند. صفحه کوچک با مکنده ها در تماس است و سپس نیروی مورد نیاز برای دور کردن صفحه از مکنده ها اندازه گیری می شود. صفحه کوچک را می توان تغییر داد و ما صفحاتی با مقادیر زبری و نرمی متفاوت ساختیم."

با استفاده از این رویکرد، محققان چگونگی تأثیر زبری و سفتی سطح بر نیروهای چسبندگی مکنده ها را اندازه گیری کردند. به طور قابل توجهی، آنها دریافتند که مکنده‌ها چسبنده‌تر هستند و هنگام تماس با سطوح سفت‌تر نسبت به سطوح نرم‌تر، نیروهای چسبندگی بیشتری ایجاد می‌کنند.

ون اورشوت توضیح داد: «ما زیرلایه‌های مصنوعی ساختیم که از نظر زبری و سفتی بر اساس آنچه که در طبیعت به آن متصل می‌شود (مانند خرچنگ، میگو یا ماهی) متفاوت بود. سپس سعی کردیم این بسترها را به مکنده‌های ماهی‌های مرده در آزمایشگاه بچسبانیم. وقتی آنها گیر کردند، بستر را به عقب می‌کشیدیم و اندازه می‌گیریم که قبل از رها شدن مکنده چقدر نیرو گرفته است.

این تیم همچنین یک مدل ریاضی ابداع کردند که می تواند نشت یا به عبارت دیگر حرکت آب در لبه یک مکنده را پیش بینی کند. مدل از نظر کیفی با مشاهدات تجربی موافق بود، به این معنی که الگوی کلی مشاهده شده در آزمایش‌ها را بازتولید می‌کرد.

مشاهدات این تیم نشان می‌دهد که پاپیلاها به مکنده‌های ده‌ماهی کمک می‌کنند تا به سطوح ناهموار متصل شوند. ساختارهای میکروسکوپی می تواند به ویژه برای گرفتن طعمه با اسکلت بیرونی سخت و ناهموار مانند خرچنگ و میگو مفید باشد.

آمادور می‌گوید: «قابل توجه‌ترین یافته این بود که مکنده‌ها بیشترین چسبندگی را روی سطوحی داشتند که زبری مشابه پاپیلاهای لبه داشتند و این زبری بسیار شبیه پوست شکار آنها از جمله میگو، خرچنگ و ماهی است. مکنده ها نیز بهتر به سطوح سفت می چسبند و اسکلت بیرونی خرچنگ ها و میگوها و فلس های ماهی کاملا سفت هستند.

این مطالعه درک ما را از نحوه نگه داشتن گستره وسیعی از طعمه در طبیعت عمیق تر می کند. همچنین در آینده می‌تواند راهنمای ایجاد مکنده‌ها، مواد چسبنده و فناوری‌های جدید برای گرفتن اجسام با بافت‌ها و سختی‌های سطح متفاوت باشد.

ون اورشوت گفت: "کاپ های مکنده در همه جا وجود دارند - در حمام شما، در ماشین شما، و در کارخانه ها و انبارها در سراسر جهان." «آنهایی که برای صنعت استفاده می‌شوند به‌خصوص در مکیدن خوب نیستند و بنابراین به سیستم‌های خلاء پنوماتیکی عظیم و گران قیمت برای جبران نیاز دارند.

"مکنده‌های سگ‌ماهی می‌توانند فشار منفی کافی برای ایجاد حفره در آب بدون هیچ ورودی فعال از ماهیچه‌ها ایجاد کنند. ما در آستانه درک دقیق این موضوع هستیم."

کار اخیر آمادور، ون اورشوت و همکارانشان می تواند الهام بخش دیگر تیم های تحقیقاتی برای مطالعه بیومکانیک مکنده های سفالوپود باشد. محققان در حال حاضر در حال برنامه‌ریزی تحقیقات بیشتری هستند که مکنده‌های گونه‌هایی غیر از ماهی‌های ماهی را بررسی می‌کنند.

آمادور توضیح داد: «ما می‌خواهیم پاپیلاها (ساختارهای میکروسکوپی لبه) سایر گونه‌های سفالوپود، مانند ماهی مرکب در اعماق دریا را مطالعه کنیم تا ببینیم که آیا تفاوت آنها چیست یا نه و آیا این مربوط به طعمه آنها است یا خیر. این موضوع دکترای Jan Severin te Linder (همکار نویسنده اول مقاله) است. پایان نامه

به عنوان بخشی از مطالعات بعدی خود، این تیم همچنین در حال برنامه ریزی برای استفاده از بینش هایی است که به دست آورده اند تا فنجان های مکنده الهام گرفته شده از ماهی ماهی را بسازند که می توانند به سرعت به سطوح مختلف متصل شوند. این مکنده‌ها را می‌توان در طیف وسیعی از فناوری‌ها، از جمله دست‌ها یا گیره‌های رباتیک، ابزارهای تولیدی، دستگاه‌های پزشکی و اندام‌های مصنوعی ادغام کرد.

ون اورشات افزود: «ما در حال توسعه فنجان‌های مکنده بیومیمتیک هستیم که بسیار شبیه به مکنده ماهی ده‌پانی (شاید بهتر است!) عمل می‌کند. این مکنده‌ها بیومکانیک مکنده‌ها را روشن می‌کنند و همچنین طرحی برای یک فنجان مکنده صنعتی جدید ارائه می‌کنند که ممکن است روزی جایگزین فناوری‌های کنونی شود.»

توسط نویسنده ما Ingrid Fadelli، ویرایش شده توسط Sadie Harley، و بررسی واقعیت و بازبینی توسط رابرت ایگان برای شما نوشته شده است - این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

Jan Severin te Lindert و همکاران، عملکرد دلبستگی مکنده‌های ساقه‌ماهی (Sepia officinalis) به تعامل بین پاپیلاها و توپوگرافی بستر بستگی دارد، مجله The Royal Society Interface (2026). DOI: 10.1098/rsif.2025.1311.

اطلاعات مجله: Journal of the Royal Society Interface

روزنامه نگار آزاد با لیسانس روانشناسی و کارشناسی ارشد روزنامه نگاری بین المللی. از سال 2018 هوش مصنوعی، رباتیک، علوم اعصاب و اخترفیزیک را پوشش می دهد. نمایه کامل →

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →