عقربها، شکارچیان کمنظیری هستند که مهارتهایشان در طول میلیونها سال تکامل، به اوج خود رسیده است. پوسته خارجی زرهمانند، آروارههای قدرتمند و نیش سمی، تقریباً تمام جنبههای آناتومی آنها را به ابزاری برای شکار حشرات، پستانداران کوچک و خزندگان، یا دفاع در برابر مارها و پرندگان تبدیل کرده است. با این حال، برای سالها، زیستشناسان از وجود یک سلاح مخفی بالقوه در زیستشناسی این بندپایان آگاه بودند: تقویتکنندههای فلزی.
پیش از این، در اسکلت خارجی حداقل برخی از حدود ۳۰۰۰ گونه شناخته شده عقرب، مقادیری از فلزات ردیابی شده بود. با این وجود، متخصصان از میزان توزیع و غلظت این فلزات اطمینان نداشتند. سم کمپبل، دانشمند محیط زیست در دانشگاه کوئینزلند استرالیا، در این باره توضیح داده است: «میدانستیم که فلزات سلاحهای برخی گونهها را تقویت میکنند، اما نمیدانستیم آیا سلاح همه عقربها حاوی فلز است.»
تجزیه و تحلیل ساختار فلزی عقربها
پاسخ این پرسش ممکن است در نحوه استفاده آنها از نیش و چنگال نهفته باشد. برخی از گونههای عقرب، از نیش سمی خود بیشتر از چنگالهایشان استفاده میکنند، در حالی که برخی دیگر استراتژی معکوس را در پیش میگیرند. کمپبل و همکارانش نظریهپردازی کردند که توزیع فلزات ردیابی شده ممکن است با ترجیح گونهای برای استفاده از نیش یا چنگال مرتبط باشد.
در طول دوره کارآموزی خود در مؤسسه اسمیتسونین در موزه ملی تاریخ طبیعی واشنگتن دی.سی.، تیم تحقیقاتی با استفاده از روشهای میکروآنالیتیک مانند میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا و تحلیل اشعه ایکس، نمونههایی از ۱۸ گونه مختلف عقرب را مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها که در مجله 'The Royal Society Interface' منتشر شد، نشان داد که چنگالها و نیشها حاوی غلظتهایی از فلز هستند.
کشف لایههای فلزی متمایز در اندامهای عقرب
نتایج این پژوهش، وجود دو لایه متمایز از فلزات را در عقربها آشکار کرد. نوک نیشها به طور مداوم حاوی مقادیر بالایی از روی (Zinc) و سپس لایهای از منگنز بود. این توزیع در چنگالها نیز مشابه است. تیم کمپبل در بخش متحرک چنگال که به عنوان 'تارسوس' شناخته میشود، یا روی (Zinc) یا ترکیبی از روی و آهن را در امتداد لبه برنده چنگال شناسایی کردند.
با این حال، هدف هر فلز دقیقاً آنطور که محققان حدس زده بودند، نبود. اگرچه آنها پیشبینی میکردند که چنگالهای قویتر و خردکننده، حاوی روی بیشتری باشند، اما سطوح بالاتری از روی را در چنگالهای باریکتر و بلندتری مشاهده کردند که معمولاً همراه با نیش استفاده میشوند. ادوارد وینچنز، دانشمند تحقیقاتی در مؤسسه حفاظت موزه اسمیتسونین و یکی از نویسندگان مطالعه، بیان کرد: «مجموعه بزرگ عقربهای موزه ملی تاریخ طبیعی به ما اجازه داد تا غلظت فلز را در طیف گستردهتری از گونههای عقرب که تاکنون با این تکنیکها مورد مطالعه قرار نگرفته بودند، تحلیل کنیم.»
کاربردهای غیرمنتظره فلزات در ساختار عقرب
این یافتهها نشان میدهد که روی فراتر از سختی، نقشی اساسی در دوام چنگالها ایفا میکند. کمپبل میگوید: «این موضوع به نقشی برای روی فراتر از سختی اشاره دارد، شاید نقشی مهمتر در دوام. در نهایت، چنگالهای بلند باید طعمه را بگیرند و از فرار آن جلوگیری کنند تا زمانی که سم تزریق شود. این یک یافته جالب است زیرا نشاندهنده یک رابطه تکاملی بین نحوه استفاده از سلاح و خواص خاص فلزی است که آن را تقویت میکند.»
یافتههای این تیم پیامدهای مهمی برای درک دنیای گستردهتر بندپایان و حشرات دارد. عقربها تنها موجوداتی نیستند که فلزات ردیابی شده را در آناتومی خود به کار میبرند. با ایجاد پایهای روشن برای تحلیلهای آینده، محققان میتوانند چگونگی ظهور این سازگاریهای تکاملی را در زنبورها، زنبورهای وحشی، عنکبوتها و سایر حیوانات مورد مطالعه قرار دهند.
تحلیل تأثیر
این پژوهش نه تنها درک ما را از بیومکانیک و شیمی زیستی عقربها عمیقتر میکند، بلکه دریچهای جدید به سوی فهم سازگاریهای تکاملی در سراسر قلمرو حیوانات میگشاید. شناسایی نقش فلزات مانند روی و منگنز در افزایش دوام و کارایی اندامهای حیاتی، میتواند الهامبخش طراحی مواد جدید با خواص مشابه باشد. همچنین، این یافتهها مسیر را برای تحقیقات آتی در مورد چگونگی به کارگیری فلزات توسط سایر موجودات برای بقا و شکار هموار میسازد و بر اهمیت درک پیچیدگیهای طبیعی برای نوآوریهای فناورانه تأکید دارد.
