مصرف انرژی تغییر رنگ هشت‌پا‌ها به اندازه ۲۵ دقیقه دویدن انسان

زیست‌شناسان با مطالعه روی هشت‌پا‌ها (اختاپوس‌ها) دریافتند که تغییر رنگ این موجودات به اندازه دویدن انسان به مدت ۲۵ دقیقه انرژی مصرف می‌کند.

به گزارش ایسنا، هشت‌پایان به دلیل توانایی‌های خود در تغییر رنگ به صورت آنی و لحظه‌ای شهرت دارند، مهارتی که برای فریب دادن شکارچیان و غافلگیری طعمه‌ها از آن استفاده می‌کنند. با این حال، میزان انرژی مصرفی بابت این روش استتار خارق‌العاده تاکنون به صورت یک راز باقی مانده بود.

به نقل از آی‌ای، تغییر رنگ یک مکانیسم تطبیقی ​​حیاتی برای بسیاری از حیوانات است، اگرچه تصور می‌شود به انرژی قابل توجهی نیاز دارد.

اکنون زیست‌شناسان میزان انرژی مصرفی هشت‌پا‌ها در طول تغییر رنگ کامل خود را اندازه‌گیری کرده‌اند که بینش جدیدی در مورد زیست‌شناسی آنها ارائه می‌کند.

در حالی که مزایای توانایی‌های تغییر رنگ هشت‌پا‌ها به خوبی مستند شده است، مقدار انرژی مصرفی آنها برای انجام این کار تا حد زیادی ناشناخته مانده است. کرت آنتانک (Kirt Onthank) زیست‌شناس دریایی و استاد زیست‌شناسی در دانشگاه والا والا (Walla Walla) در واشنگتن توضیح داد که این درک جدید از هزینه متابولیک تغییر رنگ، بینش‌هایی را در مورد هزینه‌هایی که هشت‌پا‌ها برای پنهان ماندن می‌پردازند، ارائه می‌دهد.

هشت‌پا‌ها مانند بسیاری از دیگر سرپایان (cephalopods) دارای اندام‌های پوستی خاصی هستند که سلول‌های رنگدانه‌ای (chromatophores) نامیده می‌شوند. این کیسه‌های کوچک رنگدانه به فیبر‌های عضلانی متصل هستند که مانند پره‌های روی یک چرخ عمل می‌کنند.

هنگامی که ماهیچه‌ها شل می‌شوند، کیسه‌های رنگدانه به نقاط تقریبا نامرئی منقبض می‌شوند و هنگامی که ماهیچه‌ها منقبض می‌شوند، کیسه‌ها را منبسط می‌کنند و رنگدانه را در سراسر پوست پخش می‌کنند و رنگ را آشکار می‌کنند.

سَرپایان گروه مهمی از نرم‌تنان و تکامل‌یافته‌ترین آنها هستند. سرپایان نام خود را مدیون پا‌های تغییر شکل یافته متعدد در اطراف سر خود هستند. این جانوران منحصراً دریایی هستند و ویژگی آنها تقارن دوطرفه، سر برجسته و مجموعه‌ای از بازو‌ها یا شاخک‌هاست که از پای اولیه نرم‌تنان تغییر یافته‌اند. از آنجا که سرپایان قادر به ترشح مرکب از بدن خود هستند، ماهیگیران به آنها ماهی‌های مرکب نیز می‌گویند.

سلول‌های رنگدانه‌ای نیز سلول‌هایی هستند که رنگ تولید می‌کنند و بسیاری از انواع آنها سلول‌های دارای رنگدانه یا گروه‌هایی از سلول‌ها هستند که در طیف گسترده‌ای از جانوران از جمله دوزیستان، ماهیان، خزندگان، سخت‌پوستان و سرپایان یافت می‌شوند. در مقابل، پستانداران و پرندگان دارای دسته‌ای از سلول‌ها به نام ملانوسیت برای رنگ‌آمیزی هستند.

طبق گفته آنتانک، هر کروماتوفور مانند یک پیکسل کوچک روی یک صفحه نمایش عمل می‌کند و هشت‌پا‌ها دارای ۲۳۰ کروماتوفور در هر میلی‌متر مربع از پوست خود هستند که بسیار بیشتر از ۱۸۰ پیکسل در میلی‌متر مربع در یک نمایشگر لپ‌تاپ ۱۳ اینچی با قابلیت نمایش تصاویر با کیفیت ۴ K است.

برای تغییر رنگ، هزاران ماهیچه کوچک در این اندام‌های پیکسل‌مانند منقبض می‌شوند. هشت‌پا‌ها با کنترل دقیق هر کروماتوفور از طریق سیستم عصبی خود می‌توانند الگو‌های استتار پیچیده یا نمایش‌های بصری استادانه‌ای تولید کنند.

استتار هشت‌پا سطوح شگفت انگیزی از اکسیژن را مصرف می‌کند

یک مطالعه جدید، مقدار انرژی مصرفی بابت تغییر رنگ در هشت‌پا‌ها را بررسی کرد. این تحقیق که توسط آنتانک و سوفی سونر (Sofie Sonner) در دانشگاه والا والا در واشنگتن انجام شد، شامل تجزیه و تحلیل نمونه‌های پوست از ۱۷ «هشت‌پای قرمز آرام شرقی» (ruby octopuses) بود.

این مطالعه نشان داد که تغییر کامل رنگ به طور متوسط ​​به ۲۱۹ میکرومول اکسیژن در ساعت نیاز دارد که معادل آن میزان انرژی است که هشت‌پا برای سایر عملکرد‌های بدن خود در حالت استراحت استفاده می‌کند.

آنتانک با مقیاس‌بندی یافته‌های خود بر اساس نسبت‌های انسانی تخمین زد که اگر انسان‌ها نیز مجهز به پوست هشت‌پایان با قابلیت تغییر رنگ بودند، روزانه ۳۹۰ کالری اضافی می‌سوزاندند که تقریباً مشابه با دویدن به مدت ۲۵ دقیقه است.

هشت‌پا‌ها و سرپایان تنها حیواناتی نیستند که قادر به تغییر رنگ هستند. تغییر رنگ سریع به طور مستقل در طیف گسترده‌ای از گونه‌ها از جمله دوزیستان، خزندگان، ماهی‌ها، بندپایان و نرم تنان فرگشت یافته است که اهمیت تطبیقی ​​گسترده آن را برجسته می‌کند.

تغییر رنگ سرپایان بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از حیواناتی مانند آفتاب‌پرست است که از هورمون‌ها برای کنترل سلول‌های رنگدانه استفاده می‌کنند و از آنجایی که فرآیند تغییر رنگ در دیگر حیوانات، کندتر است، احتمالاً انرژی کمتری مصرف می‌کنند.

این مطالعه در مجله PNAS منتشر شده است.