מגזין הטכניון | סתיו 2017

מחקר ופיתוח 22 http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/14/133/20170298.full למאמר: חקר שנערך בטכניון ובאוניברסיטת אורגון מסביר לראשונה את ההיגיון האבולוציוני שבתנועת מושבות של סלפה - יצור ימי קטן הצולח מרחקים עצומים בכל לילה. המחקר, Journal of the Royal Society שפורסם ב- , נערך על ידי פרופ’-מחקר אמריטוס Interface דני ויס מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון ופרופ’-משנה קלי סאתרלנד מהפקולטה לביולוגיה באוניברסיטת אורגון. ) הן משפחה של יצורים ימיים Salpida סלפות ( פרימיטיביים החיים בכל האוקיינוסים ובחלק מהימים. למרות הדמיון למדוזה, הסלפה היא למעשה פלקנטון גדול (סנטימטרים אחדים) הניזון מיצורי פלנקטון קטנים ממנו. הסלפה עשויה לגדול במהירות מרשימה ולהכפיל את אורך גופה בתוך שעה. אחד המאפיינים הייחודיים של הסלפה הוא שני שלבי החיים שלה: השלב הראשון, שבו היא חיה לבדה ומעמידה צאצאים זהים (גנטית) ברבייה א-מינית; והשלב השני, שבו היא חיה כחלק מ”מושבת שרשרת” של יצורים כמוה המקיימים רבייה מינית. אורכה של סלפה יחידה סנטימטרים אחדים כאמור, אך מושבה שלמה עשויה לכלול מאות יחידות ולהגיע לאורך של עד עשרה מטרים. קהילות של מושבות כאלה מכסות לעיתים מאות קילומטרים רבועים. מושבות הסלפה נמצאות במהלך היום בעומק של מאות מטרים, אך בכל לילה שוחות מעלה לכיוון פני הים לטובת תזונה ורבייה מינית. במסעות ליליים אלה כלפי מעלה ובחזרה למעמקים גומאות המושבות מרחק של מאות מטרים במהירות מרשימה - בכל שנייה הן עוברות מרחק הגדול פי עשרה מאורכן. לשם השוואה, הרץ המהיר בעולם 5 - יוסיין בולט - צולח בכל שנייה מרחק הגדול פי מגובהו, ובניגוד להן הוא מסוגל לעשות זאת במשך שניות אחדות ולא זמן רב. הסלפה מתנועעת באמצעות סילון מים שהיא משגרת לאחור. כאשר המושבה כולה שוחה יחד, ירי הסילונים אינו מבוצע באופן מתואם; כל סלפה יורה בקצב משלה. קצב זה מוכתב על ידי ה”מוח” המקומי בגב שלה, המורכב מנוירונים מוטוריים האחראים לתנועה מנוירוני קצב המשמשים מעין קוצב לב. תנועה לא מתואמת זו עוררה את סקרנותם של החוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת אורגון. השניים בנו מודל תאורטי שמסביר את הדינמיקה של תנועת המושבה, ובחנו אותו באמצעות צילומי וידאו של מושבות אלה. זו הפעם הראשונה שתנועת הסלפות נבחנת באופן כמותי. מסקנתם של החוקרים היא שירי הסילונים הלא מתואם גובה מחיר מסוים במהירות הרגעית אך מניב תועלת רבה בכמה היבטים: התקדמות אחידה ולא תנועת סירוגין של זינוק ועצירה; הקטנת ההפרעה ההדדית של הסילונים; וצמצום משמעותי בכוח הגרר - הכוח המתנגד לתנועתם של גופים בתוך נוזל. “למעשה גילינו כי אי התיאום בירי הסילונים יוצר פרופיל מהירות חלק,” מסביר פרופ’ ויס. “במקרה של סלפה יחידה האורגניזם מואץ בגלל הירי ואז מאט עד הירי הבא, אבל בתנועה הקבוצתית, מאחר שכל סילון נורה במועד אחר, מתקבלת תנועה חלקה של המושבה כולה. אילו ירו כל הסלפות את הסילונים בעת ובעונה אחת הייתה מתקבלת תנועה של האצה-האטה-האצה וכן הלאה, תנועה שיוצרת גרר גבוה שהיה מעכב את תנועת המושבה. אפשר לומר שהדינמיקה הלא מתואמת מאפשרת למושבה ריצה למרחקים ארוכים, וזה ההיגיון האבולוציוני שהוביל להתפתחות של דפוס תנועה זה.” “מה שעשינו הוא מדע בסיסי,” אומרת פרופ’-משנה סאתרלנד, “אבל אפשר ללמוד מזה הרבה - למשל שבנסיבות מסוימות עדיף שכל פרט בחבורה יעשה את מה שהוא רואה לנכון, או את מה שתוכנת לעשות, ולא שכולם יבצעו אותה פעולה באותו זמן.” “התצפיות במושבה מאשרותאתהמודל ההידרודינמי שניבאנו בשלב התאורטי,” אומר פרופ’ ויס. “זו הפעם הראשונה ששחייה לא מתואמת נבחנת במחקר כמותי, והממצאים עשויים לספק השראה לפיתוח של מערכות הנעה סילונית בכלי שיט תת-מימיים.” מ פרופ’-מחקר אמריטוס דני ויס