Mustekalat ovat rakenteeltaan sellaisia, että ne näyttävät olevan tarkoitettuja itsenäiseen liikkumiseen. Jokainen raaja toimii itsenäisesti, mutta pysyy yhteydessä koko kehoon jakautuneeseen hermostoon. Tällainen rakenne mahdollistaa näiden eläinten suorittaa samanaikaisia liikkeitä ja koordinoida monimutkaisia toimintoja ilman keskushermoston apua. Niiden älykkyys ilmenee tiettyjen tehtävien suorittamisessa, ongelmanratkaisukyvyssä ja jokaisen raajan tarkassa käytössä. Tuloksena on toiminnallinen yhdistelmä, joka antaa niille mahdollisuuden sopeutua muuttuviin olosuhteisiin ja tutkia merenpohjaa tehokkaasti.
Sisällysluettelo
Tutkimus paljasti jokaisen raajan erikoistumisen
Tutkimus, joka toimi tämän tutkimuksen perustana, osoitti, että mustekalat käyttävät kaikkia raajojaan eri tavoin. Biologi Chelsea O. Bennisin ja tutkija Roger Hanlonin johdolla Scientific Reports -lehdessä julkaistu tutkimus kuvaa eri raajojen välistä yhteyttä ja niiden suorittamia tehtäviä. Asiantuntijat havaitsivat, että kahta eturaajaa käytetään pääasiassa esineiden tutkimiseen ja käsittelyyn, kun taas takaraajoja käytetään liikkumiseen ja kehon nostamiseen. Tämä erottelu perustuu tuhansien liikkeiden analysointiin, jotka on kerätty useiden vuosien aikana.
Mustekalan kehoa tukee ainutlaatuinen lihasjärjestelmä. Jokainen raaja koostuu neljästä lihasryhmästä, jotka on järjestetty aksiaalisen hermon ympärille. Tämä järjestelmä toimii sensomotorisena akselina, joka välittää komentoja raajan pituudelta. Lihakset voivat pidentyä, lyhentyä, taipua ja kääntyä, mikä antaa mustekaloille suuremman joustavuuden kuin millään muulla selkärankaisella. Havainnoidessaan tutkijat huomasivat, että raajat voivat ottaa eri muodon jokaisessa segmentissä, pohjasta kärkeen, ja suorittaa erilaisia toimintoja samanaikaisesti.
Dokumentoidakseen tämän käyttäytymisen biologit rekisteröivät yli 4000 liikettä 25 mustekalalta, jotka kuuluivat kolmeen eri lajiin. Havainnot tehtiin kuudessa ekosysteemissä, mukaan lukien Vigo-joen suisto ja Karibianmeren riutat. Näiden tietojen perusteella luotiin etogrammi – käyttäytymismallien luettelo, joka sisältää viisitoista toimintatyyppiä ja kaksitoista perusliikettä. Saatujen yhdistelmien määrä nousi 6781 vaihtoehtoon, mikä heijastaa eläimen motoristen taitojen monimutkaisuutta. Jokainen malli luokiteltiin raajan sijainnin ja sen toiminnon perusteella kokonaissekvenssissä.
Perifeerinen hermoverkosto lisää organismin autonomiaa.
CSIC:n merentutkimusinstituutin tutkija Antonio Figueras selitti The Conversation -julkaisulle, että suurin osa mustekalan neuroneista on keskittynyt perifeerille. Hänen laskelmiensa mukaan ”niiden ääreishermostossa on seitsemän kertaa enemmän neuroneja kuin keskellä, kun taas ihmisillä suhde on päinvastainen: keskushermostossa niitä on viisi-kuusi kertaa enemmän kuin muualla kehossa”. Tällainen jakautuminen selittää, miksi jokainen raaja voi tehdä päätöksiä lähes itsenäisesti. Lisäksi vuonna 2022 vahvistettiin, että jokainen raaja ylläpitää hermosoluyhteyttä kahteen naapuriraajaan, mikä vahvistaa paikallista koordinaatiota segmenttien välillä.
Tulosten analysointi vahvisti, että jokainen kahdeksasta raajasta kykenee suorittamaan mitä tahansa liikkeitä, vaikkakin toiminnallisilla mieltymyksillä. Eturaajat hallitsevat ympäristön tutkimista, ja niiden osuus rekisteröidyistä toiminnoista on 64 %. Takaraajoja käytetään 36 % ajasta, pääasiassa työntämiseen tai tasapainon ylläpitämiseen. Lateralisaatio ei ole havaittavissa: vasen ja oikea raaja suorittavat lähes saman määrän tehtäviä. Tutkijat päättelevät, että mustekala jakaa aktiivisuutensa tasapainoisesti sopeutuen kulloisiinkin tarpeisiin.
Imukupit ovat ratkaisevassa roolissa tässä säätelyssä. Jokaisessa lonkeroissa on noin sata imukuppia, ja jokainen niistä sisältää tuhansia hermosoluja, jotka pystyvät tunnistamaan makuja ja tekstuureja. Roger Hanlon Yhdysvaltain meribiologian laboratoriosta selitti, että ”jokainen imukuppi on nerokas kemiallinen taksis, joka vastaa ihmisen nenää, huulia ja kieltä yhdistettynä yhdeksi kokonaisuudeksi”. Yhteensä mustekalalla voi olla yli 500 miljoonaa hermosolua, jotka ovat hajallaan koko järjestelmässä, joka muuttaa jokaisen sen ruumiinosan aktiiviseksi aistinvaraiseksi jatkeeksi.
Insinöörit yrittävät jäljitellä niiden liikkeiden tarkkuutta.
Tulokset ovat kiinnostavia myös insinööritieteiden kannalta. Yhdysvaltain merivoimien tutkimuslaitos rahoitti osan projektista, jotta saatuja tuloksia voitaisiin hyödyntää erittäin joustavien ja herkän robottikäsien kehittämisessä.
Hanlon selitti, että tätä tietoa voidaan käyttää laitteiden kehittämiseen, jotka pystyvät toimimaan rajoitetussa tilassa tai vaikeapääsyisissä paikoissa, kuten maanvyörymissä tai veden alla. Hän sanoi: ”Tarvitsemme pienen, liikkuvan käden, joka on erittäin joustava ja joka voi paitsi saavuttaa halutun paikan myös suorittaa siellä hyödyllisiä toimia.” Tämä teknologinen visio yhdistää tutkimuksen mahdollisiin sovelluksiin vedenalaisissa pelastusoperaatioissa tai rakennusten romahdustilanteissa, joissa tarkkuus ja herkkyys ovat ratkaisevan tärkeitä.
