تغییر رنگ به‌قصد استتار، تصمیمی نفس‌گیر برای اختاپوس‌ها

این در حالی است که به‌طورکلی سرپایان که اختاپوس زیرمجموعه‌ای از این گروه به شمار می‌رود، به دلیل توانایی باورنکردنی‌شان در استتار و برقراری ارتباط از طریق پوستی که به‌سرعت تغییر رنگ می‌دهند، شهرت دارند؛ اما بر اساس مطالعه‌ای که در ۱۸ نوامبر منتشر شد، فرآیند تغییر یا حفظ رنگ نیازمند تلاش قابل‌توجهی است.

بر اساس تحقیقات جدید، اختاپوس‌ها برای فعال کردن سیستم تغییر رنگشان، همان میزان انرژی صرف می‌کنند که برای حفظ سایر جنبه‌های متابولیسم در حالت استراحت‌شان ازجمله هضم، تنفس، عملکرد اندام‌ها و گردش خون به کار می‌گیرند.

این اولین یافته‌هایی است که میزان تلاش برای روشن شدن سلول‌های رنگ‌دانه‌ای (اندام‌های تخصصی تغییر رنگ مرتبط با ماهیچه‌ها و سیستم‌های عصبی سرپایان) که پوست بی‌مهرگان دریایی را مثل پیکسل‌ها نقطه‌گذاری می‌کند، مشخص می‌کند. سلول‌های رنگ‌دانه‌ای در حالت سکون کروی هستند و به شکل نقاط کوچک رنگدانه ظاهر می‌شوند؛ اما با منبسط شدن، به دیسک‌هایی رنگی و مسطح تبدیل می‌شوند که ازنظر بصری باهم ادغام شده و جلوه خاصی را رقم می‌زنند

غلظت سلول‌های رنگ‌دانه‌ای در انواع مختلف سرپایان متفاوت است. اختاپوس‌های آب‌های کم‌عمق، از جمله گونه Octopus rubescens که در این تحقیق موردبررسی قرار گرفت، در هر میلی‌متر مربع از پوستش، حدود ۲۳۰ سلول رنگ‌دانه‌ای دارد و از همین رو رنگ‌هایی با وضوح‌بالا را به نمایش می‌گذارد.

متیو بیرک، زیست‌شناس دریایی دانشگاه سنت فرانسیس پنسیلوانیا توضیح داد: «اختاپوس‌ها دارای پوستی HD یا ۴K هستند. این مطالعه واقعاً جذاب است و نویسندگان توانستند مشخص کنند که این اختاپوس‌ها روزانه چه مقدار انرژی را صرف استفاده از سیستم استتارشان می‌کنند؛ فردی را نمی‌شناسم که توانسته باشد این بخش از متابولیسم را کاملاً از هم جدا کرده باشد»

اختاپوس کمرنگ، در حال استراحت است

سوفی سونر، نویسنده اصلی مطالعه که این کار بخشی از پایان‌نامه کارشناسی ارشدش است، یادآوری کرد که وقتی اختاپوس‌ها کاملاً در حالت استراحت هستند، بسیار کم‌رنگ هستند و رنگی نزدیک به سفید با لکه‌های ریز دارند؛ یعنی هر زمان که تصویر یا ویدیویی از یک اختاپوس آبی کم‌عمق را دیدید و رنگی قهوه‌ای بنفش، مایل به قرمز یا طرح دار داشت، باید متوجه شوید که دچار تنش است.

کرت اونتانک، یکی دیگر از نویسندگان مطالعه و استاد زیست‌شناسی ادامه داد: «اختاپوس‌ها برای تغییر رنگ، باید عضلات پوستشان را خم کنند.»

اونتانک و سونر برای تعیین میزان تلاش موردنیاز برای ایجاد این تغییر رنگ، نمونه‌های کوچکی از پوست ۱۷ اختاپوس زنده یاقوتی گرفتند. آن‌ها موقتاً این سرپایان را بی‌هوش کردند تا بتوانند با کمترین ناراحتی این نمونه‌ها را بگیرند. اونتانک توضیح داد: «ما اختاپوس ها را در اتانول قراردادیم و سپس سطح اتانول را بالا بردیم تا آن‌ها چنان مدهوش شدند که از هوش رفتند. بعید به نظر می‌رسد که آن‌ها بعد از بیدار شدن از خواب خیلی اذیت شده باشند.»

آزمایشی متفاوت برای روشن شدن ماجرا

۱۵ دقیقه پس از جمع‌آوری این نمونه‌ها، هر نمونه پوست بر روی یک اسلاید میکروسکوپ طراحی‌شده مخصوص که با حسگر اکسیژن و محفظه پرینت سه‌بعدی کامل شده بود، نصب گردید. دانشمندان در چندین آزمایش مکرر، هر تکه پوست را در شرایطی که سلول‌ها هنوز تازه و زنده بودند و واکنش نشان می‌دادند، در شرایط تاریک و سپس روشن قرار دادند و همین باعث شد تا پوست‌ها به‌طور متناوب سلول‌های رنگدانه ای را غیرفعال و گسترش می‌دادند.

آن‌ها مصرف اکسیژن را به‌عنوان الگویی برای متابولیسم سلولی و مصرف انرژی در هر مرحله از آزمایش اندازه‌گیری کردند

مطالعات قبلی بر روی دیگر موجوداتی که قادر به تغییر رنگ هستند، انجام شده بود. محققان در آن تحقیق سعی کردند تا میزان سخت بودن تغییر رنگ در این موجودات را با قرار دادن آن‌ها در محیط‌های مختلف به‌قصد ایجاد تغییر و ارزیابی مصرف اکسیژن یا غذا بسنجند. البته مطالعات گذشته دقت بالایی نداشتند؛ چراکه تفکیک کردن اثر تغییر رنگ القایی، از استرس دست‌کاری حیوان در محیط آزمایشگاه کار بسیار دشواری است.

اما در روش جدید، چنین چالشی وجود ندارد و در آزمایش‌های انجام‌شده، مشخص شد که وقتی سلول‌های رنگ‌دانه‌ای منبسط می‌شوند، اکسیژن مصرفی نمونه‌های پوست افزایش می‌یابد (از ۰ تا ۶۰).

اونتاک و سونر، با استفاده از یک مدل پیچیده از مساحت سطح اختاپوس که با قرار دادن یک اختاپوس در یک اسکنر سه‌بعدی به دست آمد، تخمین زدند که انرژی مصرف‌شده کل بدن برای فعال کردن سلول‌های رنگ‌دانه‌ای، تقریباً معادل انرژی مورداستفاده در حفظ سایر فرآیندهای فیزیولوژیکی استراحت حیوان است.

اونتانک دراین‌باره گفت: «این میزان مصرف انرژی، به‌اندازه مصرف انرژی در سیستم عصبی، روده و هر چیز دیگری است. اگرچه به نظر می‌رسد که تغییر رنگ در اختاپوس‌ها بدون دردسر انجام می‌شود، ولی واقعیت در مورد آن‌ها به نحو دیگری است.»

سونر درعین‌حال به این نکته اشاره کرد که حتی این تخمین هم محافظه‌کارانه است. اونتانک گفت: «در آینده، محققان مایلند مصرف انرژی سلول‌های رنگ‌دانه‌ای در گونه‌های مختلف را مقایسه کنند؛ به بررسی ارتباط بین جرم و تقاضای سلول‌های رنگ‌دانه‌ای توجه کنند و روش بهتری برای اندازه‌گیری مصرف انرژی در تمام بدن در زمان واقعی مرتبط با تغییر رنگ بیابند.»

 بیرک هم یادآوری کرد که در حال حاضر، تلاش فراوان ظاهری سلول‌های رنگ‌دانه‌ای، به معمای تکاملی چگونگی توسعه چنین سیستم پرهزینه‌ای می‌افزاید. اجداد سرپایان معاصر، پوسته‌هایی برای محافظت داشتند، اما در طول مسیر این پوسته‌ها احتمالاً به این دلیل که نرمی بدنشان، به‌جای سخت و سنگین‌تر بودن مفیدتر بود، این قابلیت را از دست دادند.

او می‌گوید: «احتمال‌های مختلفی وجود دارد که چرا آن‌ها این تغییر رنگ را انجام می‌دهند، اما به‌وضوح این کار را می‌کنند و برایشان مفید است که حاضرند تا این حد برای تغییر رنگ تلاش کرده و انرژی صرف کنند.»

با ایجاد سؤالات جدید، پاسخ‌های احتمالی برای دیگران نیز فراهم می‌شود. تلاش‌ها برروی فعال کردن شبکه سلول‌های رنگ‌دانه‌ای ممکن است جنبه‌های رفتارهای سرپایان و بوم‌شناسی را توجیه کند. مثلاً نویسندگان این مطالعه بر این باورند که شاید صرف این مقدار انرژی برای تغییر رنگ، دلیلی باشد برای اینکه چرا اختاپوس‌ها زمان زیادی را در لانه‌هایشان می‌گذرانند و حتی با توانایی استتار حیرت‌انگیزشان، به شب‌زنده‌داری گرایش دارند.

اونتانک توضیح داد: «اگر بلند شدن و بیرون رفتن از شما انرژی زیادی می‌گیرد، به این دلیل است که مجبورید تا هر بار لباس بپوشید. پس شاید بهتر باشد تا فقط کمی صبر کنید تا همه بروند و بتوانید با پیژامه‌تان بیرون بروید؛ همین اختاپوس‌ها را شبیه به اینفلوئنسرهای خاص اما منزوی تبدیل می‌کند.»

یافته‌های جدید شاید مشخص کند که چرا سرپایان آب‌های عمیق، سیستم سلول‌های رنگ‌دانه‌ای ضعیف‌تری دارند. کرت اونتانک، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد زیست‌شناسی می‌گوید: «هرچه عمق آب بیشتر شود، فضا تاریک‌تر خواهد بود؛ این بدان معناست که اختاپوس‌ها نگرانی خاصی درباره دیده شدن توسط شکارچیان ندارند. طبیعت همواره تمایل دارد مسیر آسان‌تری را انتخاب کند. پس اگر به یک سیستم بسیار گران نیاز نباشد، احتمالاً از شر آن خلاص خواهید شد.»