تخم پرنده ای که خودش سطحش را تمیز می کند
پژوهشگری
با ریختن غیرعمدی ظرفی از آب، متوجه شد که تخم گونه‌ای از پرندگان
خود‌به‌خود تمیز می‌شود. او ساختار میکروسکوپی سطح تخم را مورد بررسی قرار
داده و به تحلیل جالبی از نتایج رسیده است.
گونه‌ای از پرندگان به نام گوئیلمت‌ها
این پروژه با یک تصادف آغاز شد. 4 سال پیش استیون پورتوگال (Steven Portugal) در دانشگاه بیرمنگام، در حال مطالعه‌ی چگونگی تکامل رنگ و ساختار تخم پرندگان بود. روزی او هنگام خم شدن به سمت میز کار خود، به طور تصادفی ظرفی بزرگ از آب‌مقطر را روی جعبه‌ای پر از تخم پرندگان خالی کرد.
او می‌گوید: «اول فکر کردم که اوه، من ظرفی پر از آب را وارونه کردم. اما فکر دوم این بود که چرا آن تخم بسیار عجیب به نظر می‌رسد؟»
روی بیشتر تخمها، قطره‌ها پهن شده و به صورت رگه‌هایی از آب جاری می‌شدند؛ همان‌گونه که روی اکثر سطوح این اتفاق می‌افتد. تنها روی یک تخم، قطره‌ها به شکل کره‌های تقریباً کاملی درآمده بودند. او ضربه‌ای به این تخم زد. قطره‌ها شروع به جاری شدن کردند اما شکل خود را تا پایان مسیر حفظ کردند. شما می‌توانید مشابه همین اثر را روی بسیاری از سطوح طبیعی دیگر ببینید مانند برگ‌های نیلوفر آبی (lotus plant)، گیاه کوزه‌ای (pitcher plant) یا سطح بدن حشره‌ی دم فنری (springtail). آن‌ها در دفع آب بسیار خوب عمل می‌کنند. اصطلاح تخصصی آن اَبَر‌‌‌‌آب‌گریزی (superhydrophobic) است که قطره‌ها از پهن شدن روی سطح آن‌ها امتناع می‌کنند.
این تخم متعلق به گونه‌ای از پرندگان دریایی به نام گوئیلِمُت‌ها (guillemot) بود که در سراسر انگلستان، شمال اروپا و شمال اقیانوس آرام یافت می‌شوند. آن‌ها در ظاهر شبیه پنگوئن هستند، در مناطق صخره‌ای و به صورت دسته‌جمعی لانه‌سازی می‌کنند.
در
ابتدا پورتوگال قصد داشت طبیعی بودن این تخم را بررسی کند. برای انجام این
کار، او زاویه‌ای که یک قطره‌ی آب هنگام قرار گرفتن روی تخم می‌ساخت،
اندازه گرفت. هر چقدر اندازه‌ی زاویه‌ی تماس بزرگتر می‌شد، میزان کروی بودن
قطره نیز بیشتر شده و دافعه آب توسط سطح افزایش می‌یافت (شکل زیر را
ببینید). این زاویه برای دفع کامل 180 درجه و برای جذب کامل صفر درجه بود.
زاویه‌ی تماس برای این تخم به 120 درجه می‌رسید؛ کمتر از گیاه نیلوفر آبی و
بیشتر از سایر تخمها که این زاویه برای آن‌ها بین 60 تا 100 قرار داشت.
آب
توسط برگ‌های نیلوفر آبی دفع می‌شود. زیرا سطح آن با گل‌میخ پوشیده شده
است (شکل زیر را ببینید) که این باعث می‌شود بسته‌هایی از هوا بین آن‌ها به
دام بیفتد. تخم گوئیلمت‌ها به طور مشابهی عمل می‌کند. زمانی که پورتوگال
پوسته‌ی تخمها را با یک میکروسکوپ قدرتمند مورد مطالعه قرار داد،
چشم‌اندازی ناهموار از کوه‌ها و دره‌ها در ابعاد میکروسکوپی دید. او
می‌گوید: «مانند هیمالیا به نظر می‌رسید. صدها مخروط کوچک که بالای هر کدام
مخروط‌های کوچکتری وجود داشت. بسیار شبیه آن چیزی که روی برگ نیلوفر آبی
می‌بیند. آب به‌جای آنکه در سطوح بین مخروط‌ها جمع شود، روی نوک آن‌ها قرار
می‌گرفت.»
آیا این ساختار تنها مختص گوئیلمت‌هاست؟ پورتوگال پوسته‌ی تخم 450
گونه‌ی مختلف از پرندگان را که هر کدام جداگانه در بریتانیا تولید مثل
می‌کنند، مورد مطالعه قرار داد. او می‌گوید: «این ساختار در هیچ‌کدام آن‌ها
وجود نداشت. من نتوانستم هیچ مورد مشابهی در سایر تخمها پیدا کنم. تنها
استثنا مربوط به سایر گونه‌های گوئیلمت‌ها بود.»
پورتوگال می‌گوید: «این کار مشابه 4 سال ماموریت شرلوک هولمز در تلاش برای کشف عملکرد این ساختارها بوده است.» او به طور سیستماتیک تفسیرهای ممکن را رد می‌کرد. برای مثال او می‌دانست که خانواده‌ی گوئیلمت‌ها هنگامی که در لانه هستند، تخمها را روی پاهای خود قرار می‌دهند. شاید این مخروط‌ها در اثر افزایش اصطکاک بین آن‌ها و پای پرنده، مانع غلت خوردن تخمها شوند.
اما این نامحتمل به نظر می‌رسد. چرا که پنگوئن‌های امپراطور نیز روی تخم‌های خود می‌خوابند و پوسته‌ی تخم آن‌ها هیچ شباهتی با تخم گوئیلمت‌ها ندارد. او حتی موفق شد پاهایی از این پرندگان مرده را بدست آورد و اصطکاک بین آن‌ها و تخم‌های متناظرشان را به وسیله‌ی ماشینی اندازه‌گیری کند. اما آن‌ها دوام نیاوردند.
گوئیلمت‌ها در گروه‌های چند‌هزارتایی لانه‌سازی می‌کنند و هر پرنده ظاهراً می‌تواند تخم خود را از میان انبوه مجاور آن تشخیص دهد. این در مورد سایر پرندگان دریایی بریتانیا صدق نمی‌کند. پورتوگال می‌خواست بداند که آیا سطح تخم گوئیلمت‌ها ممکن است بتواند نور را به شیوه‌ای منعکس کند که هر کدام از آن‌ها را منحصر به فرد سازد. اما پس از اندازه‌گیری بازتابش‌های بسیاری، او نتوانست گواهی برای آن پیدا کند.
سرانجام او تفسیرهای احتمالی را به دو بخش تقسیم کرد: بخش اول و شاید بدیهی‌ترین اینکه مخروط‌های دفع‌کننده‌ی آب، تکامل پیدا کرده‌اند تا آن را دفع کنند. این پرندگان روی صخره‌ها لانه‌سازی می‌کنند و بنابراین به‌طور منظم به‌وسیله‌ی افشانک‌های آب دریا (sea spray) به این تخمها آب پاشیده می‌شود. این مخروط‌ها کمک می‌کنند تا آن‌ها خشک باقی بمانند. دوم اینکه این تخمها خود را تمیز می‌کنند. هنگامی‌که قطره‌های کروی آب از روی آن‌ها سر می‌خورند، کثیفی و میکروب‌ها را با خود حمل می‌کنند.
هر دو ویژگی حائز اهمیت هستند. زیرا این گونه از پرندگان لانه‌های خود را به‌طور مناسب نمی‌سازند. آن‌ها مستقیماً روی سنگ‌های برهنه قرار می‌گیرند. او می‌گوید: « تخمها به‌وسیله‌ی افشانک و نمک دریا، مدفوع والدین و دوستان پوشیده می‌شود. در حقیقت آن‌ها از تمیزترین پرندگان محسوب نمی‌شوند.»
همه‌ی
تخمها باید گازها را از طریق پوسته‌ی خود مبادله کنند. بنابراین جنین
باید بتواند اکسیژن گرفته و دی‌اکسید کربن را پس دهد. آن‌ها هم‌چنین باید
به‌اندازه‌کافی آب از دست دهند تا کیسه‌ی هوا تولید کنند به‌گونه‌ای که
جوجه‌ی در حال رشد بتواند قبل از بیرون آمدن از تخم، نفس بکشد. اگر تخمها
به‌وسیله‌ی نمک، کثیفی یا مدفوع پوشیده شوند، جوجه‌ها خواهند مرد.
از میان بسیاری از پرندگان دریایی نظیر کبوتر دریایی، طوطی دریایی و غیره، تنها تخم‌های این گونه است که به دلیل نبود آشیانه‌ی مناسب نیاز به تمیز کردن سطح آن‌ها وجود دارد.
اکنون پورتوگال در کالج سلطنتی دامپزشکی (Royal Veterinary College) در حال نوشتن کشفیات خود برای انتشار است و کار خود را در نشست سالیانه‌ی زیست‌شناسی تجربی در والنسیا ارائه کرده است. او علاقمند است تا بداند همکارانش در مورد فرضیات او چه عکس‌العملی نشان می‌دهند که تاکنون این بازخورد مثبت بوده است. او در پایان می‌افزاید: «مردم به‌وسیله‌ی این سطوح هیپنوتیزم شده‌اند. شما به تخم پرندگان نگاه می‌کنید و تصور می‌کنید که آن فقط یک تخم است. اما شما انتظار ندارید که آن‌ها چنین ساختار پیچیده‌ای داشته باشند.»
منبع:PSI
