Mořské hvězdy, známé také jako hvězdice, jsou úžasně agilní hybatelé. Pohybují se bez námahy po svislých, vodorovných a dokonce převrácených površích – kamenité, kluzké, písčité nebo skleněné – to vše bez centrálního nervového systému nebo mozku. Nový výzkum vrhá světlo na to, jak tito bezobratlí dosahují tohoto pozoruhodného výkonu: přizpůsobením svého pohybu okamžitým fyzickým požadavkům spíše než spoléhání se na centralizované řízení.
Hydraulické nohy a lepicí sliz
Na spodní straně každého ramene hvězdice jsou řady hydraulických trubkových patek (pódia). Tyto pružné, svalnaté stonky pumpují tekutinu přes vodní cévní systém mořské hvězdy, aby umožnily pohyb. Na konci každého stonku je plochý adhezivní disk, který vylučuje sliz bohatý na bílkoviny pro přilnutí a možná další sliz pro oddělení, když je to nutné.
Mořská hvězda obecná (Asterias rubens ) používá stovky těchto trubkových nohou k plazení a koordinuje je bez centrálního nervového systému, který by proces řídil. Vědci zjistili, že větší hvězdice se nepohybují pomaleji a že mít více končetin je nezpomaluje: Na rozdíl od většiny zvířat velikost a počet končetin neurčuje rychlost plazení.
Jak výzkumníci studovali pohyb hvězdic
Aby vědci porozuměli této decentralizované lokomoci, použili jedinečnou metodu: osvětlení vysoce refrakčního skla v laboratoři. Když se hvězdice plazila přes toto sklo, lom světla vytvořil jasné „otisky“, které ukazovaly, které trubkové nohy byly v daném okamžiku používány.
Výsledky ukázaly, že hvězdice udržovala konstantní rychlost plazení bez ohledu na to, kolik nohou bylo v kontaktu s povrchem. Avšak zvýšení doby kontaktu každé nohy zpomaluje pohyb. To naznačuje, že hvězdice regulují svou chůzi úpravou délky kontaktu na základě mechanické zátěže spíše než prostřednictvím centralizovaných nervových příkazů.
Mechanické zátěžové testování s batohy
Aby tým potvrdil tuto teorii, testoval hvězdice s váženými batohy a přidal buď 25% nebo 50% jejich tělesné hmotnosti. Dodatečné zatížení předvídatelně zvýšilo dobu adheze pro každou trubkovou nohu, což dále podporuje myšlenku, že mechanické požadavky přímo ovlivňují pohyb.
Experimenty s obrácenou lokomocí – hvězdice lezoucí po „stropu“ – ukázaly stejný princip: trubkové nohy přizpůsobují kontaktní chování v závislosti na gravitaci. To znamená, že hvězdice nepotřebují mozek, aby se přizpůsobily odlišnému terénu nebo orientaci.
Decentralizovaná strategie pro složité povrchy
Studie dochází k závěru, že hvězdice se pohybují na složitých plochách pomocí robustní, decentralizované strategie. Modulují interakci trubicových patek se substrátem v reálném čase a přizpůsobují se mechanickým požadavkům, aniž by se spoléhaly na centrální nervový systém. Toto zjištění poskytuje fascinující pohled na to, jak složitý pohyb se může vyvinout i při absenci tradiční nervové kontroly.
Studie zdůrazňuje, že mořské hvězdy účinně „cítí“ své prostředí úpravou přilnavosti a načasování kontaktu na základě okamžité fyzické zpětné vazby. Tento decentralizovaný přístup je důkazem síly jednoduchých biologických mechanismů při řešení složitých lokomočních problémů.
