Morske zvezde se kreću po složenim površinama bez centralnog mozga koristeći stotine hidrauličnih tube feet. Studija pokazuje da brzinu kretanja određuje trajanje prianjanja svakog stopala, a ne broj kontaktnih stopala. Teretni ranci (25% i 50% težine) produžavaju prianjanje, a tube feet se adaptiraju i pri hodanju naglavačke, što ukazuje na decentralizovanu, robusnu strategiju locomocije.
Bez mozga — kako morske zvezde upravljaju stotinama „stopala“
underside of a common starfish, showing its many pale orange tube feet, on a blue background
Morske zvezde (poznate i kao sea stars) impresioniraju sposobnošću da se penju po vertikalnim površinama i hodaju naglavačke — i to bez centralizovanog nervnog sistema ili mozga. Novo istraživanje međunarodnog tima biologa i inženjera razotkriva kako ove životinje koordiniraju stotine neovisnih „stopala“ koristeći decentralizovane, mehanički vođene strategije.
Kako funkcionišu „tube feet“? Donja strana svakog kraka prekrivena je nizovima hidrauličnih podia (tube feet). Svaka tube foot ima fleksibilan mišićni stap koji pumpa tečnost kroz vodeni vaskularni sistem i spljošteni disk na vrhu koji izlučuje lepljivu, proteinski bogatu sluz za prianjanje — i verovatno posebnu sluz za odlepljivanje.
Modelni organizam: Obična morska zvezda Asterias rubens ima po četiri reda tube feet na svakom kraku, što znači da pri kretanju mora koordinisati stotine nezavisnih kontakata s podlogom.
Metodologija: U laboratoriji su naučnici koristili osvetljeno, visoko refraktivno staklo da snime tačke kontakta: svaki dodir tube foot‑a menja način prelamanja svetlosti i stvara vidljiv „otisak“. Ova tehnika omogućava praćenje koje nogice su aktivne i koliko dugo se drže za podlogu.
Audition now for ScienceAlert's Casting Call
Rezultati pokazuju da brzina puzanja ne zavisi direktno od broja tube feet koje su u kontaktu sa podlogom — zvezde su se kretale otprilike istom brzinom bez obzira na to koliko nogica je dodirivalo površinu. Umesto toga, promena trajanja prianjanja svakog stopala (adhesion time) bila je ključna: produženo prianjanje dovodilo je do usporavanja cele životinje.
Da bi proverili vezu sa opterećenjem, istraživači su zvezdama zakačili teretne rančeve koji su dodavali 25% ili 50% njihove telesne težine. Kao što se očekivalo, dodatni teret je značajno povećao vreme prianjanja pojedinačnih tube feet.
„Dodatno smo ispitali inverzno kretanje — hodanje po 'plafonu' akvarijuma — eksperimentalno i kroz simulacije, i otkrili da tube feet menjaju svoje ponašanje pri kontaktu kada je životinja okrenuta naglavačke u odnosu na gravitaciju,“ navode autori.
Ukupno, podaci podupiru ideju da morske zvezde ne oslanjaju centralnu neuralnu komandu za koordinaciju kretanja, već da svaka tube foot reaguje lokalno na mehaničko opterećenje. Ta decentralizovana, robusna strategija omogućava adaptaciju na raznovrsne i zahtevne terene — od klizavih stena do staklenih površina.
Širi značaj: Pored doprinosa razumevanju biologije morskih zvezda, rad ima implikacije za dizajn robota i mehanizama koji koriste distribuirane senzore i lokalne povratne informacije za stabilno kretanje po složenim podlogama. Istraživanje je objavljeno u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Pomozite nam da budemo bolji.
