محققان موفق به ساخت رباتی شبیه به لقمه‌ماهی شده‌اند که با استفاده از سلول‌های قلب موش فعالیت می‌کند. این ربات کوچک می‌تواند در درک دقیق عملکرد آبزیان و توسعه‌ی ربات‌های دریایی بزرگ‌تر موثر باشد. با ما همراه باشید.

تیمی از محققان موفق به توسعه‌ی رباتی شده‌اند که با استفاده از عضلات قلب یک موش و اسکلتی شبیه به یک لقمه‌ماهی ساخته شده است و می‌تواند حرکات یک لقمه‌ماهی را به خوبی تقلید کند. جزییات این ربات در مقاله‌ای در مجله‌ی Science منتشر شده است. این ربات تلفیقی عجیب و غریب از علوم زیستی و مهندسی مکانیک است و می‌تواند قدم اول به سوی دسته‌ی جدیدی از ربات‌های زیر آبی باشد.

این ربات از یک لایه‌ی ماهیچه بهره می‌برد که می‌تواند به پایین منقبض شده و حرکت لقمه‌ماهی را تقلید کند. نمونه‌ی واقعی و زنده‌ی این ماهی، یک ماهیچه‌ی دیگر هم دارد که به آن اجازه می‌دهد باله‌ی خود را به سمت بالا بکشد، اما اسکلت این ربات به گونه‌ای طراحی شده است که پس از انجام حرکت انقباضی رو به پایین، مجددا به سمت بالا برگردد. بدین ترتیب ساختار کلی ربات ساده‌تر می‌شود. هنگامی‌که این عضله با نور تحریک می‌شود، حرکت رفت و برگشتی باله موجب می‌شود که ربات به سمت جلو حرکت کند.

البته محققان این پروژه تاکید کردند که ربات آن‌ها بسیار کوچک‌تر از یک نمونه‌ی واقعی این موجود است و به همین دلیل نمی‌توان مقایسه‌ی دقیقی بین این دو انجام داد. این نخستین باری نیست که مهندسان از طبیعت راهنمایی می‌گیرند. این ربات کوچک می‌تواند نخستین قدم برای ساخت ربات‌های بزرگتری باشد که به راحتی زیر آب حرکت می‌کنند.

برخلاف طراحی سایر ربات‌هایی که در ساخت آن‌ها از لاک‌پشت‌های دریایی، اختاپوس‌ها، سگ‌ها، سوسک‌ها الهام گرفته شده است، نوع حرکت و انتقال این ربات جدید بسیار بهینه‌تر و کارآمدتر به نظر می‌رسد. این تیم تحقیقاتی گزارش داده‌اند که می‌توانند این وسیله‌ی کوچک را به مدت ۶ روز در حال حرکت نگه دارند و ادعا می‌کنند که این ربات، نسبت به سیستم‌های بیوهیبرید حرکتی موجود، از نظر سرعت، مسافت طی شده و پایداری بسیار بهتر عمل می‌کند.

با استفاده از این شیوه‌ی جدید حرکتی، محققان می‌توانند نشان دهند که این ربات کوچک می‌تواند به راحتی زیر آب حرکت کند. آن‌ها می‌توانند با استفاده از الگوهای خاص نوری، ربات را در جهت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت حرکت داده و آن را از روی یک مانع ساده عبور دهند.

این ربات لقمه‌ماهی هنوز کاربرد خاصی ندارد، اما تصور این‌که شیوه‌ی حرکت این ربات می‌تواند توسط بسیاری از ربات‌های زیرآبی آینده مورداستفاده قرار گیرد چندان هم سخت نیست. یک دلیل وجود دارد که مهندسان همواره از طیبعت برای سازه‌های خود الهام می‌گیرند: طبیعت همیشه بهترین راه‌حل‌ها را پیشنهاد می‌دهد.

ما انسان‌ها حتی در انعطاف‌پذیرترین دیدگاه‌ها، موجودات زنده‌ی غیرمعمول و عجیبی هستیم. ویژگی‌های بیولوژیکی خاص ما نظیر مغز توسعه‌یافته، قرار گرفتن انگشت شست در مقابل بقیه‌ی انگشتان و … به ما اجازه داده‌اند که زمین را به شکل عجیب و داستان‌گونه‌ای براساس نیازهای خود تغییر دهیم و حتی آن را ترک کنیم. آشنایی با بعضی از این ویژگی‌ها می‌تواند عجیب و غافلگیرکننده باشد. با ما همراه باشید.

وقتی به وضعیت کنونی انسان و پیشرفت حیرت‌انگیزی که در مدت کوتاه زندگی در کره‌ی زمین (با توجه به قدمت سه میلیارد ساله‌ی حیات در این سیاره) به آن رسیده، نگاه می‌کنیم، قبول تفاوت‌های غالبا ساده به‌عنوان دلیل این برتری حیرت‌انگیز نسبت به سایر موجودات زنده بسیار سخت است. با این‌حال از دیدگاه علم زیست‌شناسی دلیل این برتری را می‌توان در تفاوت‌های ساده ریشه‌یابی کرد که ۱۰ مورد از بارزترین آن‌ها به شرح زیر هستند:

توانایی صحبت کردن

عضو تولیدکننده‌ی صدا یا حنجره (Larynx) که یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در توانایی صحبت کردن است، در بسیاری از خویشاوندان نزدیک انسان از جمله شامپانزه‌ها نیز وجود دارد؛ ولی موقعیت آن در داخل گلوی انسان پایین‌تر است که این مزیتِ حاصل از تکامل، حدود ۳۵۰ هزار سال قدمت دارد. در این تغییر و تحول، استخوان لامی (Hyoid bone – یک استخوان نعل‌اسبی شکل در زیر زبان) نیز کمی به سمت پایین حرکت کرده و ارتباط آن با سایر استخوان‌های جمجمه قطع شده است که به این‌ترتیب با به ارتعاش درآمدن بدون مزاحم و مستقل، به ما اجازه می‌دهد حروف مختلف را کاملا واضح و قابل‌تشخیص ادا کنیم.

 راه رفتن روی دو پا

یک از بارزترین وجوه تمایز انسان از سایر پستانداران، راه رفتن کاملا عمودی روی دو پا و بدون نیاز به حفظ تعادل به کمک دست‌ها است. این نوع راه رفتن به ما اجازه می‌دهد با آزادی کامل از دست‌هایمان برای به‌کارگیری ابزارهای مختلف استفاده کنیم. متأسفانه این ویژگی با تغییر شکل استخوان لگن خاصره برای دادن آزادی کامل به پا امکان‌پذیر شده که درنتیجه‌ی آن وضع حمل در انسان به مراتب خطرناک‌تر از سایر حیوانات است؛ به‌طوری‌که تا یک قرن پیش، تولد نوزاد یکی از دلایل عمده‌ی مرگ و میر زنان بود. علاوه بر این، قوس بزرگ قسمت پایینی ستون فقرات که نقش مهمی در حفظ تعادل بر روی دو پا در هنگام ایستادن یا راه رفتن دارد، باعث افزایش آسیب‌پذیری در برابر مشکلات مفصلی و عضلانی در ناحیه‌ی کمر شده است.

پوست برهنه و بدون مو

پوست انسان در مقایسه یا سایر اعضای خانواده‌ی کپَی‌ها (انسان‌واران بالا رده)، برهنه و بدون محافظ به نظر می‌رسد. هرچند سرتاسر پوست ما به‌اندازه‌ی سایر پستانداران و حتی بیشتر از آن‌ها فولیکول و درنتیجه توانایی تولید مو دارد، ولی با این‌حال موی بدن انسان غالبا نرم‌تر، کوتاه‌تر و روشن‌تر است و در بسیاری از نقاط کاملا از بین رفته یا دیده نمی‌شود. این ویژگی به ما اجازه می‌دهد انگل‌های پوستی را به‌راحتی مشاهده و نابود کنیم.

 پوشیدن لباس

باوجود این‌که زیست‌شناس‌ها انسان را کَپی برهنه و بدون محافظ در برابر شرایط نامساعد محیطی محسوب می‌کنند، ولی ما با پوشیدن لباس این مشکل را برطرف کرده‌ایم. این توانایی نه‌تنها انسان را به‌گونه‌ای منحصربه‌فرد در دنیای حیوانات تبدیل می‌کند، بلکه بر تکامل سایر گونه‌ها نیز تأثیر گذاشته است. به‌عنوان مثال اغلب گونه‌های شپش، در لابه‌لای موی حیوانات زندگی می‌کنند؛ ولی شپش انسانی برای زندگی در بین الیاف پارچه تکامل پیدا کرده است.

مغز خارق‌العاده

بدون هیچ تردیدی دلیل اصلی استیلای انسان بر تمام موجودات زنده، مغزی توسعه‌یافته و خارق‌العاده محسوب می‌شود. بزرگ‌ترین مغز در بین تمام موجودات متعلق به نهنگ عنبر است و مغز بسیاری از پرنده‌ها در حدود ۸ درصد از بدن آن‌ها حجم دارد. با این‌حال مغز ما که نسبت حجم آن به کل بدن تنها ۲.۵ درصد است و بعد از کامل شدن رشد نهایتا حدود ۱.۴ کیلوگرم وزن پیدا می‌کند، با داشتن توانایی‌های اعجاب‌انگیزی مثل استدلال، تفکر و … ما را به فرمانروای مطلق قلمروی موجودات زنده تبدیل کرده است. اوج قدرت مغز انسان را می‌توان در دستاوردهای نوابغی مثل انیشتین و موتزارت دید.

دست‌های کارا و مؤثر

برخلاف یک باور عمومی، انسان تنها گونه‌ای نیست که شست بدون مفصل میانی و روبروی بقیه‌ی انگشت‌ها دارد. در حقیقت بسیاری از کپی‌ها این قابلیت را در حتی پاهای خود نیز دارند. برتری ما در این است که می‌توانیم شست خود را به انگشتان دیگر، حتی انگشت‌های کوچک و حلقه برسانیم. ما حتی قادریم انگشت‌های کوچک و حلقه را کاملا به پایه‌ی شست نزدیک کنیم. به لطف داشتن این ویژگی، به‌راحتی انواع مختلف ابزار را با قدرت و تسلطی منحصربه‌فرد در دست می‌گیریم.

کنترل آتش

وقتی‌که اجداد ما آتش را تحت کنترل خود درآوردند، در حقیقت به برتری حیوانات درنده‌ی شب‌شکار در استفاده از تاریکی خاتمه دادند و یکی از خطراتی را که حتی می‌توانست به انقراض انسان منجر شود، از بین بردند. علاوه بر این گرمای حیات‌بخش شعله‌های آتش، مقاومت اجداد کوچ‌نشین ما را در مقابل آب‌وهوای سرد افزایش داد و زندگی در مناطق سردسیر را برای آن‌ها امکان‌پذیر کرد. گذشته از این مزیت‌ها، کنترل آتش به انسان اجازه می‌داد غذای خود را طبخ کنند. به گفته بعضی از دانشمندان، پخته شدن غذا که به معنای جویدن و هضم راحت‌تر آن است، نقش مهمی در تکامل داشته و به‌مرور باعث کوچک‌تر شدن دندان‌ها و دستگاه گوارش انسان شده است.

سرخ شدن صورت

برافروخته و سرخ شدن صورت، یک از ویژگی‌های کاملا انحصاری انسان است که داروین آن را «عجیب‌ترین و انسان‌گونه‌ترین روش برای بروز احساسات» می‌دانست. مکانیسم بیولوژیکی سرخ شدن ناخواسته که مانند اعلامیه‌ای برای فاش کردن عمیق‌ترین احساسات انسان عمل می‌کند، هنوز کاملا ناشناخته است. عده‌ای معتقدند که این ویژگی، ترفندی بیولوژیکی برای حفظ صداقت انسان‌ها و امکان‌پذیر شدن زندگی گروهی با همدلی و اتحاد کامل است.

دوران کودکی طولانی‌مدت

در بین تمام پستانداران؛ تنها انسان است که برای مدت طولانی تحت حمایت والدین خود باقی می‌ماند و برای رسیدن به بلوغ آموزش می‌بیند که از دیدگاه بیولوژیکی این مسئله منطقی نیست. تمام موجودات زنده به جز انسان در کوتاه‌ترین زمان ممکن به بلوغ می‌رسند و برای تولیدمثل آماده می‌شوند که به‌این‌ترتیب امکان درهم‌آمیخته شدن ژن‌های غالب یک گونه و درنتیجه شانس بقا و تکامل آن افزایش پیدا می‌کند. یک از منطقی‌ترین توضیحات در این زمینه، مغز توسعه‌یافته‌ی  انسان است که برای رسیدن به بالا‌ترین کارایی خود به رشد و آموزش بیشتر و بالطبع زمان بیشتر نیاز دارد.

زندگی طولانی بدون توانایی تولیدمثل

بسیاری از موجودات زنده تا زمان مرگ به تولیدمثل ادامه می‌دهند؛ درحالی‌که انسان بعد از دست دادن توانایی تولیدمثل، مدت زیادی زندگی می‌کند. از دیدگاه صرفا بیولوژیکی این خصوصیت انسان نیز منحصربه‌فرد و خلاف قوانین طبیعت است. عده‌ای این انحراف از معیارهای طبیعت را محصول تکامل براساس روابط اجتماعی خاص انسان می‌دانند. در خانواده‌های توسعه‌یافته، پدربزرگ‌ها و مادربزرگ‌ها حتی بعد از دست دادن توانایی تولیدمثل نقش مهمی در بقا و موفقیت نسل دوم خانواده‌ی خود دارند.