תמרונים מסמרי שיער

שערות זעירות על כנפי עטלפים מסייעות ליכולת התמרון המדהימה שלהם

נעם לויתן | גליליאו

נשפון (Corynorhinus townsendii).

נשפון (ממין שלא שימש במחקר). צילום: Bureau of Land Management, מתוך: ויקימדיה.

עטלפים הם היונקים היחידים המסוגלים לעוף בכוחות עצמם, עובדה שתרמה ככל הנראה לכך שכחמישית ממיני היונקים הם עטלפים. התמרונים האוויריים שהעטלפים מבצעים במהלך מעופם, כגון שינויי כיוון פתאומיים או ריחוף במקום, מעוררי השתאות ומתעלים על יכולותיה של כל ציפור. הכנפיים המעניקות לעטלפים את היכולת לעוף ולבצע את כל הפעלולים האלו התפתחו מהיד, והן מורכבות מקרום תעופה המחבר בין האצבעות.

קרום התעופה של העטלפים מכוסה בשערות מיקרוסקופיות, כך שהם בין היונקים היחידים בעלי כף יד (ולא רק גב יד) שעירה. כשהשערות התגלו לראשונה, לפני כמעט מאה שנים, שיערו המדענים כי הן הקולטן המיוחד שמאפשר לעטלפים לעוף בבטחה בחשכה מוחלטת. בתחילת שנות הארבעים של המאה ה-20 מצאו דונלד גריפין (Griffin) ורוברט גאלמבוס (Galambos) כי עטלפים מנווטים באמצעות איכון הד (אקולוקציה) – היכולת לזהות עצמים בסביבה בעזרת השמעת קולות בזמן התעופה וקליטת הד הקול החוזר מהם, בדומה לסונאר (ובכך אוששו את ממצאיו של לאזרו ספלנצני [Spallanzani] מהמאה ה-18). עם פרסום ממצא זה נזנח המחקר של שערות הכנף וכמעט נשכח כליל. אך סוזן סטרבינג-דיאנג'לו (Sterbing-d'Angelo), מאוניברסיטת מרילנד בקולג' פארק, ועמיתיה לא שכחו את קיומן של שערות אלה וגילו, במחקר שהתפרסם בכתב-העת PNAS, כי הן משחקות תפקיד חשוב ביכולת התמרון של העטלפים.

סטרבינג-דיאנג'לו ועמיתיה בחנו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים את כנפיהם של שני מיני עטלפי חרקים (Microchiroptera; מקצת, אגב, ניזונים מפירות דווקא): אפלול אמריקני ("אפלול חוּם", Eptesicus fuscus) ו-Carollia perspicillata. החוקרים ראו כי השערות הזעירות, שאורכן כחצי מילימטר ורוחבן לא יותר ממיקרומטר (מיליונית המטר), צומחות מתוך בליטות דמויות כיפה. בליטות אלה כוללות תאי חישה רגישים למגע, הקרויים תאי מרקל (Merkel).

אפלול אמריקני (Eptesicus fuscus).

אפלול אמריקני. צילום: Matt Reinbold, CC-BY-SA.

כדי לבדוק אם שערות הכנף אכן מעבירות מידע לעטלף חיברו החוקרים אלקטרודות לראשם של העטלפים וכיוונו זרמי אוויר עדינים לכנפיהם. משבי הרוח היו עדינים דיים כך שלא יזיזו את הכנף אלא ישפיעו על השערות בלבד. זרמי האוויר עוררו תגובה עצבית בקליפת המוח הסומטו-סנסורית, שפעילותה מקנה תחושות מגע, והחוקרים גילו כי עוצמת התגובה המתקבלת מאזורים שונים בכנף תלויה בכיוון הרוח. למשל, השערות בחלק האחורי של הכנף הגיבו בצורה חזקה ביותר לרוח שנשבה מאחור. כשהסירו החוקרים את השערות באמצעות קרם להסרת שיער (Veet 3-min formula) לא נמדדה כל תגובה עצבית עקב משבי רוח חלשים (אגב, אין צורך לדאוג לעטלפים. השערות צומחות חזרה לאחר זמן מה, כפי שיודע כל מי שעבר אי פעם טיפול להסרת שיער).

מאחר ששערות הכנף מסוגלות לחוש אוויר הזורם בכיוון המנוגד לכיוון התעופה – מאחור לפנים – שיערו החוקרים כי הן מאפשרות לעטלפים לזהות מערבולות, הנוצרות כשנפגעת זרימת האוויר החלקה הדרושה לתעופה, לתקן את מעופם ולייצבו כדי למנוע הזדקרות (stall) והתרסקות.

אם אכן האותות המתקבלים משערות הכנף עוזרים לעטלפים בביצוע תמרוניהם המדהימים, כיצד יתמרן עטלף ללא שערות כנף? סטרבינג-דיאנג'לו ועמיתיה בדקו זאת ביער מלאכותי שבנו בחדר חשוך.

החוקרים אימנו את העטלפים לטוס במבוך של "גזעים" הבנויים מרשתות כדי למצוא בננה או דרנים (זחלים) של חיפושית קמח. לאחר שהעטלפים למדו כיצד להתמודד עם מסלול המכשולים, צילמו החוקרים את ביצועי העטלפים לפני הסרת השיער ולאחריה.

עטלפים עם שערות הכנף תמרנו בקלות בין המכשולים וביצעו פניות חדות וזריזות כדי להימנע מהם. לעומתם העטלפים בלי השערות עפו בזהירות רבה יותר, התרחקו מהמכשולים וביצעו פניות פחות חדות. העטלפים חסרי השיער גם עפו במהירות גבוהה יותר. סטרבינג-דיאנג'לו ועמיתיה משערים כי העטלפים חסרי השיער הגבירו את מהירות מעופם מאחר שבלא האותות מהשערות הם חשבו שהם עפים לאט מדי ולכן נמצאים בסכנת הזדקרות. גם טייסים אנושיים לומדים להגביר את מהירות הטיסה כדי לנסות למנוע הזדקרות של המטוס.

גם לציפורים ולחרקים יש איברים מיוחדים העוזרים לשמור על יציבות הטיסה, אך השימוש בשערות חישה הנמצאות על הכנף עצמה הוא ככל הנראה ייחודי לעטלפים. בעל החיים האחר היחיד שידוע כי היו לו מבנים דמויי שערות מיקרוסקופיות על הכנף הוא הפטרוזאור, זוחל מעופף ענק שחי במקביל לדינוזאורים, אם כי אי אפשר לדעת אם שימשו לאותו תפקיד כמו שערות הכנף של העטלפים.

נוסף לבעלי חיים ייתכן כי בעתיד נראה מטוסים וכן כלי טיס בלתי מאוישים עם כנפיים שעירות. צינור פִּיטוֹ, המתקן המשמש כיום למדידת מהירות מטוסים ולזיהוי סכנת הזדקרות, אינו מוצלח במיוחד. לכן החוקרים עובדים כעת, בשיתוף עם מהנדסת המכונות בלינדה באטן (Batten) מאוניברסיטת מדינת אורגון, על פיתוח חיישנים מלאכותיים שיחקו את תכונותיהן של שערות החישה הזעירות של העטלפים.

לקריאה נוספת

המאמרים המקוריים:

Sterbing-D'Angelo, S. et al. Bat wing sensors support flight control. PNAS 108, 11291-11296 (2011). doi: 10.1073/pnas.1018740108

Galambos, R. & Griffin, D. R. The sensory basis of obstacle avoidance by flying bats. J. Exp. Zool. 86, 481-506 (1941). doi: 10.1002/jez.1400860310 [PDF]

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 156, אוגוסט 2011

מודעות פרסומת

תגיות: , , , , ,

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: