İlim Sahibi Hayvanlar mı, Yoksa..

İnsanoğlu var olduğu günden bu yana hiçbir şey yaratamadı. Çünkü yaratma sıfatı insanda bulunmaz. İnsanoğlu yaratılanlardan kopya çekerek onların bir benzerini yapmaya çalıştı ve buna icat dedi. Uçmak için kuşu model aldı, uçağı yaptı; yüzmek için balığa baktı, paletini taktı, şimdilerde de yaptığı bilimsel oyuncakların yürümesini kolaylaştırmak için Arthropodlar’ı (eklembacaklıları) inceliyor.

Hamam böceklerinin, yengeçlerin, örümceklerin hareketleri birçok bilim adamının tez konusu olmuştur. Çünkü bu hayvanlar, mühendislerin gıpta ettiği duyularla hareket ederler. Bu eklem bacaklılar, bacaklarında taşıdıkları duyu organlarıyla dış iskeletlerinde meydana gelen küçük deformasyonları veya gerilmeleri hissederler. Biyolojik gerilim ölçme aleti denilen bu duyular, mühendislerin yapabildiklerini kat kat aşan hassasiyette nazik organlardır.

Eklem bacaklıların bu gerilim ölçme organları üzerindeki çalışmalar, sadece bu hayvanları anlamamızı kolaylaştırmakla kalmıyor, ayni zamanda robot bilimi için de önemli ipuçları sağlıyor. Dünyanın ve hatta Mars ve Ay’ın pürüzlü arazilerinde kullanılabilecek makineler yapmak için robot bilimciler, en mükemmel bir mekanizmaya sahip olan böcekleri örnek alıyorlar.

Şu ana kadar belki en meşhur robot olan “Dante”, birkaç yıl önce Alaska ve Antartika’daki volkanik kraterlerin içine sekiz bacağı ile hareket ederek inmişti. Fakat devrilen bu robot, daha sonra diğer mekanik arızalarla da, bir örümceğin çevikliğine ve hassasiyetine denk olmadığını gösterdi. Eklem bacaklıların gerilim ölçme organları ise daha çevik robotlar inşa etmek için bir anahtar olabilir.

Mühendislikte gerilim; bir nesnenin orijinal uzunluğunun değişim miktarına olan oranıdır. Gerilim ölçme aleti, gerilmenin miktarı ile doğru orantılı olarak değişen, kolay bükülür yarı iletken veya yaprak metallerden oluşur.

Evlerimizde veya eczanelerde bulunan elektronik kantar, bu aletin bilinen en basit uygulamasıdır. Bir mekanik kirişi, kantar üzerine basan biri değiştirir ve gerilme elektrik sinyalleri verir, yani kilogramı gösterir. Daha gelişmiş teknolojiye sahip ölçü aletleri daha karmaşıktır. Bunlar uçak motorlarının, otomobillerin, köprülerin ve inşaatların yapısal bütünlüğünü test etmek için kullanılırlar.

Geçmişine baktığımız zaman bilim ve mühendislikte yeni sayılabilecek bu aleti, eklem bacaklılar 300 milyon yıldan beri kullanıyorlar. Böcekler, örümcekler, yengeçler gibi belli başlı üç eklem bacaklı grubunun hepsi de dış iskelet materyallerinde veya kutikulalarında gerilmeleri ve deformasyonları hissetmek için duyu organının değişik bir versiyonunu taşırlar.

Böceklerde bu organ Campaniform sensillum olarak bilinir. (Organa, aşağı yukarı “çan” a benzediği için Latince “çan” dernek olan “Campana” adı verilmiştir.) Örümceğinki ise Slit sensillum diye adlandırılır. Bu kutikula da küçük bir kanaldan veya yarıktan ibarettir ve dış yüzeyi son derece ince bir zar ile örtülmüştür. Bu duyu organı genellikle harp şeklinde olup örümceğin ayaklarında sımsıkı dizilmiş gruplar halinde bulunun Yengeçlerin duyulan dış iskeletin yüzeyinin hemen aşağısında basit kanallara benzer ve bunlar force-sensitive olarak adlandırılır. Yapılarındaki farklılıklara rağmen bütün bu üç çeşit duyu organı benzer yollarda, merkezi sinir sistemine bağlanmışlardır. Her bir duyu, dış iskeletin altında saklı sinir hücresinin bir parçasıyla işe başlar.

Dış iskeletteki bir duyu organının etrafı zedelendiği zaman dendritin uç noktası da onunla birlikte tahrip olur. Buna cevaben sinir hücresi elektrik üretir ve nöronun aksonları yoluyla bu elektriği merkezi sinir sistemine yollar. Araştırmacılar tropikal bir örümceğin (Cupiennius salei) ayak segmentlerine minyatür alet bağlayarak, bacaklarındaki direkt olarak ölçülebilen gerilmelerden, eklem bacaklıların kutikulasının insan kemiği kadar sert olduğu sonucuna vardılar. Aynı zamanda bu duyu organları insan kulağındaki ses alıcıları kadar hassastır.

Yürüme Makinesi:

Hamam böceğinin, yukarıda bahsettiğimiz Campaniform sensillum adlı duyu organı, dış iskelet kutikulasından yapılmış sert bir başlık tarafından dış iskelete bağlanır. Duyu organı, bacağın tibia’ dediğimiz (ön kol) kısmında bulunur. Bu duyu organları iki alt gruba ayrılır: Bacağın uzun eksenine dikey yönelmiş başlıklar taşıyan ve bacak eksenine paralel doğrultuda başlıklar taşıyan duyular. Yapı mühendisleri de ekseriyetle gerilim aletlerini aynı bu şekilde koyarlar.

Araştırmacılar bu duyu organlarının, kasları nasıl etkilediğine bakmak için hayvanları tuzaklarla yakaladılar. Sonra sadece mikron çapta ince bir tel ile özel organlarının başlarını uyararak tibia kaslarını gözlediler. Neticede, duyu organı başlıklarının tibia’nın sırta doğru kıvrılması ve kasın uzamasını engelleyerek cevap verdiğini gördüler. Bu duyu organı ayrıca hayvanın kendi ayak kaslarına da tepki gösterir. Flexor kas aktif olduğu zaman dikey olanlar, extensor kas aktif ise paralel olanlar cevap verir. Hayvanların serbest hareketlerinde salınarak yürüme fazı esnasında flexor kas aktiftir. (Ayak yükselir ve ileriye atılır.) Extensor kası ise duruş fazı esnasında aktiftir. (Ayak yere konur ve geriye itilir.)

Yengeçler için Ayakkabılar:

Yengeçler 10 ayaklı oldukları daha çok eşgüdüme ihtiyaç duyarlar Shore yengeci (Corcinus moenos) gibi birçok yengeç (Crustacoe) yan yan yürür. Bu sebeple yengeç, ayaklarını çekerek ve iterek kullanır.

Yengecin bu duyu organlarının yeri, ön ayağına ve yan yürümesinde avantaj sağlar. Bu özelleşmiş duyular hamamböceklerindeki gibi tibia (ön kol)’dan daha çok, bacağın ayak veya ayak ucunda toplanmış demetlerdir. Yengeç için bu düzenleme bacağın her tarafından gelebilecek kuvvetlerin izini takip etmeyi sağlar. Frede Liberset ve Francois Clarat, CNRS laboratuarında (Arcochon-Fransa) yengeçleri hazırlayıp ayak hareketlerinin düzenini test ettikleri zaman bu duyu organlarının, basit reflekslerden çok daha karmaşık hareketlerin ilgili gibi göründüklerini keşfettiler. Bu keşfi, yengecin ayağına bağlamış minyatür ayakkabılar ile yaptılar Bir minyatür mengene, bir vidanın dönmesi ile sıkılarak, hareket eden yengecin ayakuçlarının yakınlarına uyarı verebilir. Sonuç olarak bu ayak segmentindeki etki duyusal reseptörleri mütemadiyen uyarır.

Yengecin ayakucunun sıkıştırılması birkaç etki oluşturur. Bunlardan birincisi, uyarılan ayağın kaslarındaki faaliyetin süresi ve şiddetindeki azalma, ikincisi yine bu organları uyararak komşu ayaklardaki kas faaliyetlerindeki değişmedir. Bu değişmede diğerine nazaran faaliyet şiddeti ve süresi daha çoktu. Diğer bir deyişle ağırlık ayak üzerine uygulandığı zaman duyu organı, ayak kaslarının rahatlaması ve düzenli bir şekilde ağırlığı kaldırması uyarısını komşu ayaklara iletir. Eklembacaklıların gerilimleri hisseden bu organları, basit refleks hareketlerinden daha karışık bir hareket meydana getirdiğinden, ayaktaki bir organın diğer ayakların refleks faaliyetlerini kontrolüne yardım eder.

Doğrusu, duyu organlarının rolü kompleksleştikçe anlaşılması daha zorlaşır. Araştırmacılar örümcekler üzerinde deneyler yaptıktan sonra, böcek sinir sisteminin üzerine kurulan hareket kontrolünün sadece bir merkeze yerleştirilmediğini, onun yerine farklı segmentlere dağıtıldığını tespit ettiler ve bunu örnek alarak 6 ayaklı robotlar yaptılar. Bu robotlar belirli hızdaki adımlarıyla geniş aralıklı, kaygan taşların üzerinde yürüyebiliyorlar. Diğer çok bacaklı robotlarda karşılaşılan problemlerden bazıları, bu yeni yapılan robotla bir parça aşılabildi. Yeni sistemle, tekerlekli araçların durma şansının olmadığı yerlerde, güvenilmez ve tehlikeli arazilerde hareket etmeye uygun, kullanışlı yerler arasında, Ay ve Mars yüzeyi ile Yeryüzü’ndeki kraterler başta gelmektedir.

Görüldüğü üzere bu tablo bizde, hamamlarda dolaşan yaratıkların insanoğlundan daha akıllı olduğu hissini uyandırıyor. Ama tabii ki bu küçük ve çoğumuzun sevimsiz bulduğu hayvanların, beyinleriyle bu kadar düzenli bir sistemi düşünüp yaptığını kimse iddia edemeyeceğine göre, bu ilmin sahibinin hayvanlar olmadığı şüphesizdir.