معماری حیوانات چه درسی در مورد تکامل به ما می‌آموزد؟

علم در حال بررسی معماری طبیعت است تا درک بهتری از چگونگی تکامل رفتارهای پیچیده در طبیعت داشته باشد. اینکه چگونه تغییرات ژنتیکی منجر به رفتارهای متفاوت می‌شود، ناشناخته‌ای است که مدت‌هاست جامعه علمی را مجذوب خود کرده است. با توجه به اینکه ساختارهای معماری حیوانات اغلب به طور دقیق ساخته می‌شوند، سرنخ‌های بسیار خوبی برای حل این معما ارائه می‌دهند.

در ادامه سه نمونه آشکار از معماران حیوانات آورده شده است:

پل‌ مورچه‌ای: قوانین ساده برای رفتارهای پیچیده

مورچه‌های ارتشی (اغلب از جنس Eciton) در جنگل‌های گرمسیری آمریکای جنوبی زندگی می‌کنند و برخلاف سایر گونه‌ها، کوچ‌نشین هستند. هر روز، کلونی‌ای متشکل از هزاران یا حتی میلیون‌ها مورچه در جست‌وجوی غذا حرکت می‌کنند. چنین سبک زندگی نیازمند سازگاری سریع با محیط خود است. در حالی که سایر مورچه‌ها با دقت قلمرو خود را برای ایجاد مسیرهای کارآمد کاوش می‌کنند، مورچه‌های ارتشی باید مسیرهایی را در میان زمین‌های پیچیده جنگلی پر از موانعی مانند سوراخ‌ها و شاخه‌ها ابداع کنند.

این حشرات برای غلبه بر این چالش‌ها یک رفتار بسیار عجیب و غریب را توسعه داده‌اند: تجمع جمعی. آنها از بدن خود برای ساخت پل‌های زنده موقت استفاده می‌کنند که عبور همسالان خود را تسهیل می‌کند. طول این پل‌ها می‌تواند تا ۱۲ سانتی‌متر هم برسد که معادل ۱۲ برابر طول بدن یک مورچه است.

در سال ۱۸۷۴، «توماس بلت»، طبیعت‌شناس آمریکایی، برای اولین بار این رفتار مورچه‌های ارتشی را مستند کرد و سوالی را مطرح کرد: آیا می‌توان گفت که چنین حشراتی می‌توانند از طریق استدلال بهترین راه را برای دستیابی انتخاب کنند و آیا اعمال آنها توسط تفکر و تامل هدایت می‌شود؟

به لطف مطالعات قبلی، می‌دانیم که معماری مورچه‌ها نیازی به برنامه‌ریزی متمرکز یا مهارت‌های شناختی پیشرفته ندارد. در عوض، رفتاری است که توسط قوانین ساده هدایت می‌شود، که در آن حس لامسه و فرومون‌ها کلیدی هستند.

قانون اول مورچه‌های ارتشی این است: اگر در جاده چاله‌ای پیدا کردید، آن را پوشش دهید و بایستید. ردیف اول به همین ترتیب تشکیل می‌شود و با عبور مورچه‌های بیشتر، پل گسترش می‌یابد و تقویت می‌شود.

در مرحله بعد قانون «اگر کسی روی شما است، حرکت نکنید» مطرح می‌شود. این پاسخ لمسی به ساختارها اجازه می‌دهد تا حتی با نوسانات ترافیک، منسجم و پایدار بمانند. در نهایت، مورچه‌های بیشتری از طریق فرومون‌ها جذب می‌شوند که پل را بیشتر تقویت می‌کند.

این دستورالعمل‌ها به مورچه‌ها اجازه می‌دهد رفتار خود را به عنوان تابعی از ترافیک تنظیم کنند. به این ترتیب، اگر جریان کاهش یابد یا قطع شود، یک پل می‌تواند به سرعت از بین برود و مورچه‌های «ساختاری» را آزاد کند تا زودتر به فعالیت‌های عادی خود بازگردند.

لانه‌ جوندگان: مدلی از فنوتیپ توسعه‌یافته

در سال ۱۹۸۲، «ریچارد داوکینز» مفهوم «فنوتیپ یا رخ‌مون توسعه‌یافته» را ابداع کرد تا توصیف کند که چگونه ژن‌های یک موجود زنده نه تنها بر بدن آن، بلکه بر محیط اطراف آن نیز تأثیر می‌گذارند. او پیش‌بینی کرد که ژن‌ها زمانی مورد توجه قرار می‌گیرند که به موجودات زنده اجازه دهند محیط خود را به گونه‌ای تغییر دهند که به تکثیر آنها کمک کند. معماری حیوانات به عنوان نمونه بارزی از فنوتیپ توسعه‌یافته عمل می‌کند و برای این منظور، جوندگان جنس «موش گوزنی» مدل تحقیقاتی کاملی را ارائه می‌دهند.

این جوندگان در سراسر آمریکای شمالی پراکنده هستند و در محیط‌هایی از جنگل‌ها تا مزارع باز زندگی می‌کنند. از بین آنها، ۲ گونه نزدیک به هم هستند که تفاوت‌های قابل توجهی در لانه‌هایی که می‌سازند دارند.

در حالی که یکی از این گونه‌ها لانه‌های ساده‌ای با یک تونل ورودی کوتاه و یک محفظه لانه‌سازی کوچک می‌سازد، گونه دیگر به سطح بعدی می‌رود. این جوندگان لانه‌های طولانی‌تر و پیچیده‌تری می‌سازند که شامل یک تونل فرار در صورت ورود شکارچی است. این تفاوت‌ها حتی اگر موش‌های هر ۲ گونه در آزمایشگاه پرورش داده شوند، ثابت می‌مانند و این امر جنبه ارثی قوی این رفتار را برجسته می‌کند.

مطالعه‌ای که توسط موسسه علوم اعصاب پرینستون انجام شد، نشان داد که جایگاه (محل فیزیکی یک ژن) که گونه اول را به یک قهرمان حفاری تبدیل می‌کند، در کروموزوم چهارم قرار دارد. دانشمندان این ژن را از موش گونه اول وارد یک موش گونه دوم کردند. نتیجه این بود که موش لانه‌های ۲۰ درصد طولانی‌تری ساخت. این نشان می‌دهد که چگونه تغییرات ژنتیکی کوچک می‌تواند تأثیر زیادی بر رفتار داشته باشد.

این بدان معنا نیست که محیط در نتیجه نهایی معماری حیوانات نقشی ندارد. همه رفتارها محصول تعامل بین ژن‌ها و محیط هستند، حتی آنهایی که ذاتی‌ترین رفتارها تلقی می‌شوند. گونه دوم تک‌همسر است و هر ۲ در حفر لانه همکاری می‌کنند.

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۲ منتشر شد، نشان داد که وقتی جفت از جنس‌های مختلف هستند، در هماهنگی بهتر عمل می‌کنند و لانه‌ها بسیار بزرگ‌تر از زمانی می‌شوند که ۲ موش از یک جنس با هم کار می‌کنند.

آلاچیق: اهمیت انتخاب شریک زندگی

بدون شک، یکی از محرک‌های بزرگ رفتارهای پیچیده در طبیعت، انتخاب جنسی است. از جمله جذاب‌ترین نمونه‌های این مورد، نوعی مرغ کریچ‌ساز است که در استرالیا و گینه نو زندگی می‌کنند. اولین چیزی که از تماشای این لانه مجلل به نظر می‌رسد این است که نرها صرفاً برای جذب ماده‌ها آن را می‌سازند.

این پرندگان از برگ‌ها، شاخه‌ها و طیف وسیعی از اشیاء برای ساخت و تزئین شاهکارهای خود استفاده می‌کنند. تزئینات شامل عناصر طبیعی مانند گل‌ها و صدف‌ها، و همچنین اشیاء مصنوعی مانند پلاستیک و قوطی و در بطری است. برخی از گونه‌ها مانند مرغ کریچ‌ساز فضای داخلی آلاچیق‌های خود را با رنگدانه‌های به دست آمده از میوه‌ها رنگ می‌کنند و با دقت رنگ‌های خاصی مانند آبی را انتخاب می‌کنند.

وقتی یک ماده وارد فضای عمومی آلاچیق می‌شود، نر شروع به خودنمایی می‌کند و از نمای بیرونی آن شروع می‌کند. با حرکات سریع، اشیاء رنگی را تکان می‌دهد و به بیرون از میدان دید تماشاگر پرتاب می‌کند و در عین حال صداهای متنوعی از خود تولید می‌کند. همه این کارها با هدف جلب توجه پرنده ماده برای طولانی‌ترین زمان ممکن انجام می‌شود و اگر پرنده ماده پس از نمایش خود در آن منطقه باقی بماند، پرنده نر از این فرصت برای جفت‌گیری با او استفاده خواهد کرد.

یک مطالعه اخیر نشان داده است که مرغ‌های کریچ‌ساز نه تنها به ملاحظات زیبایی‌شناختی در سازه‌های آلاچیق خود توجه می‌کنند، بلکه به مسائل آکوستیک نیز توجه دارند. شکل سازه آنها و مواد سختی که برای ساخت آن استفاده می‌شود، از جمله استخوان‌ها و پوسته‌ها، صداهای آنها را منعکس و تقویت می‌کند و صدای آنها را دقیقاً به نقطه‌ای که پرنده ماده قرار دارد هدایت می‌کند. به این ترتیب، صدای او شدیدتر و واضح‌تر می‌شود و احتمال جلب توجه پرنده ماده را افزایش می‌دهد.

جالب اینجاست که در خانواده مرغ‌های کریچ‌ساز گونه‌هایی وجود دارند که از نظر پیچیدگی سازه‌هایی که می‌سازند، بسیار متفاوت هستند. ابتدایی‌ترین آنها آلاچیق نمی‌سازند و اساساً معاشقه خود را بر اساس صداها بنا می‌کنند، که نشان می‌دهد نشانه‌های شنوایی می‌تواند اولین گام تکاملی در آیین‌های جفت‌گیری باشد. با گذشت زمان، برخی از پرندگان عناصر بصری پیچیده‌تری را به کار گرفتند. این ترکیب از نشانه‌ها، که به عنوان ارتباط چندوجهی شناخته می‌شود، اغلب با موفقیت بیشتر در تولید مثل مرتبط است.