Tin tức Vũ trụ TV

Nhện trong không gian: Không có trọng lực, ánh sáng trở thành chìa khóa để định hướng

Ngày:
Th12 10, 2020
Tóm lược:

Con người đã nhiều lần đưa nhện vào không gian để nghiên cứu tầm quan trọng của lực hấp dẫn đối với việc xây dựng mạng lưới của chúng. Những gì ban đầu bắt đầu như một thử nghiệm PR có phần không thành công dành cho học sinh trung học đã mang lại cái nhìn sâu sắc đáng ngạc nhiên rằng ánh sáng đóng một vai trò lớn hơn trong việc định hướng loài nhện hơn người ta tưởng.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Một mô hình mạng nhện Trichonephila clavipes trên tàu vũ trụ quốc tế ISS. (Ảnh: BioServe Space Technologies, University of Colorado Boulder
Một mô hình mạng nhện Trichonephila clavipes trên tàu vũ trụ quốc tế ISS.
(Ảnh: BioServe Space Technologies, University of Colorado Boulder

Con người đã nhiều lần đưa nhện vào không gian để nghiên cứu tầm quan trọng của lực hấp dẫn đối với việc xây dựng mạng lưới của chúng. Những gì ban đầu bắt đầu như một thử nghiệm PR có phần không thành công dành cho học sinh trung học đã mang lại cái nhìn sâu sắc đáng ngạc nhiên rằng ánh sáng đóng một vai trò lớn hơn trong việc định hướng loài nhện hơn người ta tưởng.

Thí nghiệm về nhện của cơ quan vũ trụ Hoa Kỳ NASA là một bài học về những thất bại ê chề và những tai nạn đáng mừng mà đôi khi dẫn đến những phát hiện nghiên cứu bất ngờ. Câu hỏi tương đối đơn giản: trên Trái đất, nhện xây dựng các mạng lưới không đối xứng với tâm dịch chuyển về phía mép trên. Khi nghỉ ngơi, nhện ngồi quay đầu xuống dưới vì chúng có thể di chuyển về phía con mồi mới bắt được nhanh hơn theo hướng trọng lực.

Nhưng loài nhện làm gì trong điều kiện không trọng lực? Năm 2008, NASA muốn truyền cảm hứng cho các trường trung học cơ sở ở Mỹ bằng thí nghiệm này. Nhưng mặc dù câu hỏi đơn giản, việc lập kế hoạch và thực hiện thí nghiệm trong không gian là vô cùng khó khăn. Điều này dẫn đến một số rủi ro.

Hai mẫu vật từ các loài nhện khác nhau đã bay đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) với tư cách là “loài nhện”, một (Metepeira labyrinthea) là ‘đầu tàu’ và mẫu còn lại ( Larinioides patagiatus ) để dự trữ trong trường hợp con đầu tiên không sống sót.

Con nhện dự bị đã trốn thoát

Con nhện dự bị tìm cách thoát ra khỏi buồng chứa của nó và vào buồng chính. Căn phòng không thể mở được vì lý do an toàn, vì vậy không thể bắt lại con nhện thừa. Hai con nhện cuộn những mạng nhện có phần lộn xộn, cản đường nhau.

Và nếu điều đó vẫn chưa đủ, lũ ruồi bao gồm thức ăn sẽ sinh sản nhanh hơn dự kiến. Theo thời gian, ấu trùng của chúng chui ra khỏi thùng sinh sản trên sàn của thùng máy vào buồng thí nghiệm, và sau hai tuần, chúng đã bao phủ phần lớn cửa sổ phía trước. Sau một tháng, người ta không còn thấy nhện đằng sau tất cả ấu trùng ruồi nữa.

Thất bại này kéo dài lâu với Paula Cushing của Bảo tàng Tự nhiên & Khoa học Denver, người đã tham gia vào kế hoạch thí nghiệm nhện. Khi cơ hội cho một thí nghiệm tương tự trên tàu ISS lại xuất hiện vào năm 2011, nhà nghiên cứu đã nhờ Tiến sĩ Samuel Zschokke của Đại học Basel tham gia để chuẩn bị và phân tích nỗ lực mới. Lần này, thí nghiệm bắt đầu với bốn con nhện cùng loài ( Trichonephila clavipes ): hai con bay đến ISS trong các môi trường sống riêng biệt, hai con ở lại Trái đất trong các môi trường sống riêng biệt và được giữ và quan sát trong các điều kiện giống hệt như đồng loại của chúng du hành trong không gian – ngoại trừ việc chúng tiếp xúc với lực hấp dẫn trên cạn.

Những người ‘phụ nữ’ là nam giới

Kế hoạch ban đầu là sử dụng bốn con nhện cái. Nhưng một sai lầm khác đã xảy ra: những con nhện phải được chọn để làm thí nghiệm là những con non và rất khó xác định giới tính của những con chưa trưởng thành. Trong quá trình thử nghiệm, hai trong số những con nhện hóa ra là con đực, có sự khác biệt rõ rệt về cấu trúc cơ thể và kích thước so với con cái của loài này khi trưởng thành hoàn toàn. Nhưng cuối cùng đã có một may mắn – một trong hai con nhện đực đã lên trạm vũ trụ, con còn lại ở Trái đất.

Các loài nhện quay mạng, tháo dỡ chúng và kéo các mạng mới. Ba máy ảnh trong mỗi trường hợp chụp ảnh mỗi năm phút. Zschokke, Cushing và Stefanie Countryman thuộc Công nghệ Không gian BioServe của Đại học Colorado, người giám sát việc thiết kế và phóng các môi trường sống đã được chứng nhận về chuyến bay vũ trụ có chứa nhện và ấu trùng ruồi giấm và hệ thống camera tới Trạm Vũ trụ Quốc tế đã phân tích sự đối xứng của 100 mạng nhện và định hướng của con nhện trong mạng sử dụng khoảng 14.500 hình ảnh.

Hóa ra những mạng lưới được xây dựng trong môi trường không trọng lực thực sự đối xứng hơn những mạng lưới quay trên Trái đất. Trung tâm của chúng gần với trung tâm hơn và nhện không phải lúc nào cũng hướng đầu xuống dưới. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc nhện xây dựng mạng nhện trong ánh đèn hay trong bóng tối có sự khác biệt. Các trang web được xây dựng trên ISS trong đèn chiếu sáng không đối xứng tương tự như các trang web trên mặt đất.

Nhẹ như một hệ thống dự phòng

Zschokke, người đã phân tích thí nghiệm về nhện và công bố kết quả với các đồng nghiệp trên tạp chí Science of Nature cho biết: “Chúng tôi sẽ không thể đoán rằng ánh sáng sẽ đóng vai trò định hướng nhện trong không gian . “Chúng tôi rất may mắn rằng những chiếc đèn được gắn ở trên cùng của căn phòng chứ không phải ở nhiều phía khác nhau. Nếu không, chúng tôi sẽ không thể phát hiện ra tác động của ánh sáng đối với sự đối xứng của mạng nhện trong không trọng lực.”

Phân tích các bức ảnh cũng cho thấy rằng những con nhện nằm yên theo hướng tùy ý trong mạng của chúng khi đèn tắt, nhưng tự định hướng ra xa – tức là hướng xuống – khi đèn bật sáng. Có vẻ như nhện sử dụng ánh sáng như một biện pháp hỗ trợ định hướng bổ sung khi không có trọng lực. Vì nhện cũng dựng mạng trong bóng tối và có thể bắt mồi mà không cần ánh sáng, nên trước đây người ta cho rằng ánh sáng không đóng vai trò gì trong việc định hướng của chúng.

Zschokke nói: “Những con nhện có một hệ thống hỗ trợ để định hướng như thế này có vẻ đáng ngạc nhiên, vì chúng chưa bao giờ tiếp xúc với môi trường không có trọng lực trong quá trình tiến hóa của chúng. Mặt khác, ông nói, cảm giác về vị trí của một con nhện có thể bị nhầm lẫn trong khi nó đang xây dựng mạng lưới của mình. Cơ quan chịu trách nhiệm về giác quan này ghi lại vị trí tương đối của phần trước của cơ thể với phần sau. Trong quá trình xây dựng web, hai phần cơ thể chuyển động liên tục, do đó, một thiết bị hỗ trợ định hướng bổ sung dựa trên hướng của ánh sáng đặc biệt hữu ích.


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Basel cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Samuel Zschokke, Stefanie Countryman, Paula E. Cushing. Nhện trong không gian — hành vi liên quan đến orb-web trong điều kiện không trọng lực . Khoa học Tự nhiên , 2020; 108 (1) DOI: 10.1007 / s00114-020-01708-8

Bài viết liên quan

Bài viết mới