Lumbriculidae familyasına ait olan ve California Blackworm da olarak bilinen bu tür solucanlar, zincirlerinden kurtulma şovu sunan gerçek sanatçılardır. Suda yaşayanları, birlikte adeta bir yumak oluşturur ve bu oluşturdukları yumağı süper hızlı bir şekilde çözebilir. Çünkü kendilerine özgü bir şekilde hareket ederler.
Jack Tamisiea
Çevirmen: Beyza Şen
Birbirine dolaşmış bir kulaklıkla mücadele eden herkes bilir: Düğümlenmiş bir kabloyu çözmek kolay değildir. Oysa bahsi geçen solucanlar için bu, bir çeşit çocuk oyuncağıdır. Minik omurgasızlar sürekli iç içe geçerek kümeler oluşturabilir – tıpkı tabaktaki bir spagetti yığını gibi. Solucanların adeta bir yumak şeklini almaları birkaç dakika sürer. Ancak tekrar ayrılmaları için sadece milisaniyelere ihtiyaçları vardır.
Bilim insanları, şu anda zincirlerinden kurtulma şovu sunan bu solucanların, düğümlerini nasıl çözebildiklerini bulabilmiş durumda. Stanford Üniversitesi’nden matematikçi Vishal Patil: “Solucanlar bu sorunu kendileri dahi çözebiliyorsa biz de çözebiliriz diye düşündük”. Patil ve meslektaşları “Science” adlı bilimsel dergide belirttikleri gibi, solucanların hareketlerini çözümlemek için matematiksel simülasyonlar kullanmışlardır.
Solucanlar bu sorunu kendileri dahi çözebiliyorsa biz de çözebiliriz diye düşündük”.
Vishal Patil
Sadece birkaç santimetre uzunluğundaki solucanları (Lumbriculus variegatus) yakalamak zordur. Ancak genellikle süs balıkları için besin görevi gören suda yaşayanlar, kitleler halinde bir araya geldiklerinde güçlerini geliştirirler. 5 ila 50.000 solucan iç içe geçerek bir tür yumak oluşturabilir. Nedeni ise nem dengelerini ve vücut sıcaklıklarını bu şekilde düzenleyebilmeleridir. Bu oluşturdukları yumak içinde, halkalı solucanlar birbirine sıkıca tutunur, ancak yırtıcı bir dalgıç böceği yaklaştığında, solucan yığını aniden dağılır ve hayvanlar sağa sola kaçışır.
Bir anda patlayan solucan yumağı
Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde biyoteknoloji alanında doktora öğrencisi olan Harry Tuazon, solucanların tepkisini laboratuvarda gözlemledi. “Bir solucan yumağına UV ışığı tuttum ve bu yumak adeta birden patladı. Büyüleyiciydi.” Tuazon, solucanların birkaç milisaniye içinde, yani göz açıp kapayıncaya kadar çözülmelerinden çok etkilenmişti. Tek tek solucanların hareketlerini mikroskobik videolara kaydetti ve yumağın karmaşıklığını artırmak için yavaş yavaş hayvanlar ekledi. Tuazon, o zamanlar henüz daha doktora öğrencisi olan ve düğümlerin ve diğer karmaşık sistemlerin geometrisi konusunda uzmanlaşan Patil ile birlikte solucan yumaklarını fiziksel olarak anlamaya koyuldu.
Patil, elektriksel bir uyarana tepki veren tek bir solucanın mikroskop videolarına baktığında ilginç bir şey fark etti: hayvan önce başını saat yönünde hareket ettirdi, daha sonra tersine döndü ve saat yönünün tersine dönmeye devam etti. Bu şekilde, değişimli sarmal dalga olarak da adlandırılan bir sekiz rakamı deseni oluştu.
Patil, sarmal solucan hareketlerinin tam bir matematiksel modelini oluşturmak istedi. Bunu yapmak için bir solucan yumağının içine bakması gerekti. Solucan yumağına nüfuz etmek neredeyse imkânsız göründüğü için bu görev bir hayli zordu. Solucanlar suyun altında yaşıyordu, dolayısıyla X ışınları bizi hiçbir sonuca götüremeyecekti. Mikro bilgisayarlı tomografi ise bize yalnızca düşük çözünürlüklü bilgiler sunuyordu. Sonunda Tuazon sesi denemeye karar verdi. Jelatinin içine bir yığın solucan yerleştirdi ve hayvanlara bir ultrasonik cihaz doğrulttu. Sonunda iki araştırmacı solucan yumağının içinde neler olup bittiğini görebildi.
Önce saat yönünde daha sonra saat yönünün tersine
Araştırmacılar, görüntüleri kullanarak karmaşık görünen solucan hareketleri için 46.000’den fazla veri göstergesi kaydetti. Patil ve meslektaşları bu sayede matematiksel modeller oluşturdu ve üç boyutlu simülasyonlar üretti. Bu şekilde, solucanların değişimli sarmal hareketle kolayca çözülebildiklerini bulmuş oldular. “Solucanlar saat yönünde ve saat yönünün tersine dönüşler arasında hızla geçiş yaptıklarında düğümleri çözülüyor.” Ve omurgasızların esas olarak tek bir yönde kıvrıldıklarında düğümlerin oluştuğu da ortaya çıkmış oldu.
Patil ve meslektaşları matematiksel modeller oluşturdu ve üç boyutlu simülasyonlar üretti.
Fiziksel sistemlerdeki karmaşıklıkları inceleyen ancak Patil ve arkadaşlarının çalışmasında yer almayan Arizona State Üniversitesi’nden matematikçi Eleni Panagiotou, bu tür solucanların hareketlerini esnek ve hızlı bir şekilde adapte edebildikleri için birbirleriyle tam olarak koordine olmalarının mümkün olduğunu söylüyor. Kendisi de “Science” dergisinde aynı konuda paralel bir makale yazmış durumda. Hayvanlar çok fazla bükülürse, sıkı bir şekilde küme haline gelecekleri ve artık kaçamayacakları açıktır. Yani kısaca, yeterince bükülmezlerse, düğüm işlevini bir şekilde yitirmiş oluyor.
Panagiotou’ya göre bu tür hareketlerin anlaşılması, hem doğal hem de insan yapımı karmaşık düğümlerin çözülmesine yardımcı olacaktır. Panagiotou, “Araştırmacılar sadece bu solucanların doğal davranışlarının neye benzediğini açıklamakla kalmıyor, aynı zamanda diğer sistemlerde ve bağlamlarda nelerin mümkün olabileceğine dair adeta bir kılavuz da sunuyor” diye ekliyor.
Patil’in ekibinin önerdiği bir olanaksa ipliksi yumaklardan oluşan ve şekillerini değiştirebilen yumuşak robotik sistemler inşa etmek. Örneğin; şeklini, yaranın iyileşme durumuna göre ayarlayan esnek yara bantları ya da parçacık boyutuna bağlı olarak elek granülasyonunu değiştirebilen su filtreleri düşünülebilir. Patil, “Solucanlar bize nasıl düğümlenip çözülebileceklerine dair temel kuralları sağlıyor ve diğer sistemleri de manipüle etmemize olanak tanıyor” diye de belirtiyor. “Aslında bu sadece matematiksel bir model değil, bizler solucanların tüm bunları yapabildiğini biliyoruz.”
Kaynak
https://www.spektrum.de/news/wie-sich-50-000-verhedderte-wuermer-in-sekundenschnelle-entwirren/2137878 (02.06.2023)
