قد لا يبدو المنزل المصنوع من المادة اللزجة مرغوبا للغاية، لكن الباحثين اكتشفوا أن الهياكل البغيضة التي بنتها الحيوانات الماكرة قد تساعد المهندسين على تصميم مضخات أرخص وأكثر كفاءة للتطبيقات الصناعية الهامة مثل تنقية المياه.
اكتشف باحثون من جامعة أوريغون (UO) أن سلوك التغذية الفريد لـ Oikopleuradioica، وهي يرقات بحرية تتغذى بالترشيح يبلغ طولها حوالي 1 ملم، يمكن أن يساعد المهندسين في تصميم مضخات تمعجية أكثر كفاءة.
بشكل عام، تتطلب مضخات الإزاحة الإيجابية هذه ضغطًا خارجيًا لدفع السائل عبر النظام. في O.dioica الشبيه بالشرغوف، يتم الدفع بواسطة ذيل الحيوان، الذي يقوم ببنائه عدة مرات يوميًا داخل شرنقة مخاطية من أجل تصفية الطعام.
وقالت كيلي ساذرلاند، عالمة الأحياء في معهد أوريغون لعلم الأحياء البحرية بجامعة أوريغون: "المضخات موجودة في كل مكان في الطبيعة، لكن هذه المضخة فريدة من نوعها من حيث أنها تدفع السائل عبر مرشح عن طريق تحريك ذيلها داخل غرفة مغلقة". "ومن الرائع أيضًا مراقبة هذه الحيوانات."
في حين أن فقاعات الوحل الجيلاتيني المعلقة في الماء قد لا تستحضر في ذهننا كلمة "رائعة"، إلا أنها قطعة بارعة من الهندسة الحيوية. كل ثلاث أو أربع ساعات، يقوم الحيوان بإنشاء "قصر مخاطي" حول جسمه، حيث ينفخ الهيكل بذيله ثم يدفع السائل الذي يحتوي على جزيئات الطعام نحو فمه. عندما يؤدي خزان السلايم غرضه، ينزلق للخارج عبر فتحة الهروب.
وقالت تيرا هيبرت، الباحثة المشاركة في جامعة أوسلو: "إنه أمر رائع للغاية، إنه هيكل معقد للغاية".
اكتشف الباحثون قصر المخاط في منشأة لتربية الحيوانات في بيرغن بالنرويج. وباستخدام المجاهر والتقاط الفيديو عالي السرعة، تمكن العلماء من رؤية مدى نجاح ذيل الحيوان في توجيه تدفق الماء والجزيئات، مما يكشف عن أنه يتقن نظام ضخ خاص إلى حد ما.
عندما يصل الذيل المهيمن إلى داخل الهيكل، فإنه يقوم بالاتصال بكلا جانبي غرفة الختم وفك الانسداد عند نقاط حرجة مختلفة. تخلق هذه الأختام الضغط وتتحكم في حركة السوائل وتمنع التدفق العكسي.
وقال هيبرت: "لديهم استراتيجية الضخ الفريدة نسبيًا حيث يكون الذيل جيبيًا ويتناسب بإحكام مع التجويف". "بسبب الملاءمة الضيقة، يكون الإزاحة العكسية للمياه في حدها الأدنى."
ويعتقد الباحثون أن محاكاة هذا الإجراء يمكن أن يؤدي إلى تطوير مضخات أكثر كفاءة تحمي الأجزاء المتحركة من التآكل.
وقال ساذرلاند: "هذا الفهم الجديد لمضخات اليرقات يساعدنا على فهم النجاح البيئي لكائن منتشر على نطاق واسع، وربما يوفر مصدر إلهام للجيل القادم من مرشحات المياه أو الهواء في البيئة المبنية".
ونُشر البحث في مجلة واجهة الجمعية الملكية. - لرؤية هذا المخلوق الصغير أثناء عمله، شاهد الفيديو أدناه.