راز بینایی مگس/ چرا ضربه زدن به مگس اینقدر سخت است؟

به گزارش شبکه اطلاع رسانی راه دانا؛ یاکوب فون اوکسکول، زیست‌شناس آلمانی بالتیک که بسیار جلوتر از زمان خود می‌اندیشید، شیفته‌ی ایده‌ی زندگی حیوانات در جهان‌های ادراکی منحصربه‌فردی بود که هیچ شباهتی به دنیای ما انسان‌ها ندارند. او در سال ۱۹۳۴، روشی را مطرح کرد که طی آن با تاب‌دادن یک نخود آغشته به ماده‌ای چسبنده بر سر نخ، مگس‌ها را شکار می‌کرد. مگس‌های نر این نخود در حال تاب‌خوردن را به‌عنوان جفت احتمالی تصور می‌کردند و به سمت آن شیرجه می‌زدند و گرفتار می‌شدند. در جهان ادراکی یک مگس، آن نخود متحرک فرصتی برای جفت‌گیری به نظر می‌آمد.

 جهان ادراکی مگس به‌طور دقیق برای ما شناخته‌شده نیست، اما واضح است که تفاوتی چشمگیر با دنیای انسان دارد. شناخت این جهان تنها به کنجکاوی ما پاسخ نمی‌دهد، بلکه می‌تواند در حفاظت از سلامت انسان‌ها در برابر بیماری‌ها نیز نقشی حیاتی ایفا کند.

چشم انسان تنها یک عدسی دارد، درحالی‌که چشم‌های اصلی مگس‌ها مرکب‌اند و از صدها تا هزاران عدسی کوچک ساخته شده‌اند. چشم مگس میوه حدود ۷۰۰ عدسی و چشم مگس لاشه نزدیک به ۵ هزار عدسی دارد. هر یک از این عدسی‌ها بخشی از واحدی بینایی به نام «اوماتیدیوم» یا ریزچشمک است که هشت سلول گیرنده‌ی نوری حساس به نور را در خود جای می‌دهد.

چشم‌های مگس از صدها تا هزاران عدسی کوچک ساخته شده‌اند

ساختار چشم مرکب بر توانایی مگس در تشخیص شکل‌ها و الگوها اثر مستقیمی می‌گذارد. در مگس خانگی، نور یک نقطه از میدان دید، هفت گیرنده‌ی نوری را در هفت اوماتیدیوم جداگانه از طریق عدسی‌هایشان فعال می‌کند. مجموع این داده‌ها، چیزی شبیه یک پیکسل تصویری است.

تولید اطلاعات مربوط به شکل و الگو، زمانی رخ می‌دهد که دستگاه بینایی مگس پیکسل‌های مجاور را با یکدیگر مقایسه کند. آرایش عدسی‌ها در چشم مرکب، حداقل اندازه‌ی یک پیکسل را تعیین می‌کند و در نتیجه، توانایی مگس در تشخیص جزئیات فضایی محدود می‌شود.

 بینایی مگس در تشخیص جزئیات فضایی محدود می‌شود.

به همین دلیل، قدرت تشخیص مگس تنها به جزئیات فضایی نسبتاً کلی محدود است. اگر یک مگس خانگی و یک انسان با دید ۲۰٫۲۰ در آزمون بینایی شرکت کنند، مگس باید تنها ۶ سانتی‌متر با تابلو فاصله داشته باشد تا همان جزئیاتی را ببیند که انسان از فاصله‌ی ۶ متری تشخیص می‌دهد. برای رسیدن مگس به وضوح دید انسان، باید عدسی‌های بزرگ‌تر و چشم‌هایی تخت‌تر داشته باشد؛ شرایطی که در مجموع به چشم مرکبی با قطری نزدیک به یک متر منجر می‌شد.

ضعف فضایی در بینایی مگس‌ها، با سرعت جبران می‌شود. گیرنده‌های نوری در برخی گونه‌های مگس واکنش‌هایی بسیار سریع‌تر از گیرنده‌های انسانی دارند. این تفاوت به‌ویژه در مگس‌های روزفعال مشاهده می‌شود که گیرنده‌هایشان از خویشاوندان شب‌زی سریع‌تر عمل می‌کند.

برای انسان، نوری که ۵۰ تا ۹۰ بار در ثانیه چشمک بزند، به‌صورت نوری ثابت دیده می‌شود، اما گیرنده‌های نوری مگس لاشه قادرند بیش از ۲۰۰ چشمک در ثانیه را تفکیک کنند. به همین دلیل، ما توالی سریع تصاویر ثابت در یک انیمیشن را به شکل حرکت پیوسته می‌بینیم، اما مگس ممکن است چنین برداشتی نداشته باشد.

همین ویژگی سبب می‌شود که کشتن یک مگس مزاحم با ضربه‌ی روزنامه چالشی دشوار باشد. دانشمندی در فلوریدا هنگام تلاش برای عکاسی از مگس‌های درازپا، متوجه شد که آن‌ها احتمالاً به‌دلیل تحریک‌شدن توسط نور فلاش، اغلب پیش از ثبت تصویر به پرواز درمی‌آیند.

 مگس لاشه تنها چهار رنگ مجزا را تشخیص می‌دهد.

علاوه‌بر این، چشم برخی مگس‌ها برای تشخیص فضایی و زمانی به‌طور هم‌زمان سازگار شده است. در بسیاری از گونه‌ها، چشم مگس‌های نر در بالای سر به هم می‌رسد، درحالی‌که چشم‌های ماده فاصله‌ی مشخصی از هم دارند. بخش اضافه در چشم نر «نقطه عشق» نامیده می‌شود که با عدسی‌های بزرگ‌تر و گیرنده‌های سریع‌تر، حساسیت بیشتری نسبت به اجسام کوچک و متحرک دارد؛ قابلیتی که در تعقیب‌های هوایی پرسرعت برای یافتن ماده‌ها ضروری است.

خویشاوندان شکارچی مگس خانگی نیز با دیدی بسیار قدرتمند سازگار شده‌اند تا بتوانند طعمه‌های کوچکی مانند مگس‌های میوه را در حال پرواز شکار کنند.

بسیاری از مردم هنگام بیرون‌کردن مگس از پنجره یا زدن آن با روزنامه، به موضوع ادراک حشرات فکر نمی‌کنند. بااین‌حال، درک این فرآیند می‌تواند راهکارهای تازه‌ای برای کنترل آفات ارائه دهد؛ همان‌طور که ابزار «مگس‌گیر» فون اوکسکول نشان داد. این موضوع حیاتی است، زیرا بسیاری از مگس‌ها ناقل بیماری هستند و کنترل آن‌ها برای پیشگیری از بیماری در انسان و حیوان ضرورت دارد.

درک رنگ، یکی از عناصر کلیدی در این زمینه است. شبکیه چشم انسان سه نوع سلول مخروطی دارد که به نور آبی، سبز و قرمز حساس‌اند و مغز این سه سیگنال را با هم مقایسه می‌کند تا ادراک رنگی شکل بگیرد. در مقابل، یک اوماتیدیوم مگس خانگی پنج نوع گیرنده نوری دارد، از جمله گیرنده‌هایی حساس به نور فرابنفش، اما هیچ‌یک حساسیت ویژه‌ای به نور قرمز ندارند.

درک فرآیند بینایی می‌تواند راهکارهای تازه‌ای برای کنترل آفات ارائه دهد.

به همین دلیل، ادراک رنگ در مگس‌ها بسیار متفاوت از انسان است. آزمایش‌ها روی مگس لاشه نشان داده است که آن‌ها تنها چهار رنگ مجزا را تشخیص می‌دهند و برخی از این رنگ‌ها درک مستقیمی در بینایی انسان ندارند. اما اینکه چنین وضعیتی در سایر گونه‌های مگس هم صدق می‌کند یا خیر، هنوز مشخص نیست.

در آفریقا، مگس تسه‌تسه بیماری خواب را منتقل می‌کند که دستگاه عصبی مرکزی را به‌شدت تحت‌تأثیر قرار می‌دهد، چرخه‌ی خواب و بیداری را بر هم می‌زند، موجب گیجی و اختلالات حسی می‌شود و در نهایت، در صورت درمان‌نشدن به مرگ منتهی خواهد شد.

برای مقابله با مگس تسه‌تسه و محافظت از انسان و حیوانات، اغلب از پارچه‌های رنگی آغشته به حشره‌کش استفاده می‌شود که معمولاً آبی‌رنگ‌اند. اما مدل‌سازی ادراک رنگی مگس‌ها نشان داد که بهترین رنگ برای جذب آن‌ها از نگاه انسان بنفش است. یافته‌های اخیر ثابت کرده‌اند که این رنگ نه‌تنها مگس تسه‌تسه، بلکه مگس خانگی و مگس گزنده را نیز به‌سوی خود جلب می‌کند؛ هر دو گونه‌ای که ناقل بیماری هستند.

مدیریت مگس‌ها در محیط‌های شهری نیز با ترکیب مدل‌های بینایی رنگی و فضایی دنبال می‌شود. یکی از چالش‌های مهم، این است که نور مصنوعی برای چشم انسان طراحی شده و فاقد طول‌موج‌های فرابنفش است که مگس‌ها به آن حساس‌اند. بنابراین، نور مصنوعی از نگاه مگس‌ها رنگی کاملاً متفاوت دارد و ممکن است توانایی آن‌ها را در تشخیص رنگ‌ها نسبت به شرایط نور طبیعی کاهش دهد.

در نهایت، شناخت جهان ادراکی مگس‌ها می‌تواند به درک بهتر رفتار این حشرات و طراحی روش‌های تازه و مؤثر برای کنترل آن‌ها منجر شود.