רוב הזנבות המוכרים לנו בטבע מזכירים בצורתם צינור עגול, כלומר אם נסתכל על חתך הרוחב שלהם נקבל עיגול. כאלה הם זנבות היונקים – למשל קופים וחתולים, זוחלים כמו הלטאות ודו-חיים כמו הסלמנדרות. כל הזנבות האלה מורכבים מעמוד שדרה מרכזי שמוקף ברקמה רכה. אך סוסון הים הוא מיוחד – חתך הרוחב של זנבו הוא מרובע, וכמעט רבוע, וכמו כל שאר גופו הוא מוקף בשלד חיצוני גרמי. המבנה הייחודי הזה תפס את תשומת ליבם של מהנדסים, שהראו את היתרון המבני שמעניק המבנה המרובע הזה לסוסוני הים, בהשוואה לזנבות גליליים, ושאבו ממנו השראה לארכיטקטורה של מכונות ומבנים הנדסיים.
סוסון הים הוא יצור ימי מיוחד במינו. זהו דג ממשפחת האבובניים (Syngnathidae), שחי בסביבת שוניות אלמוגים או עשבי ים – בתי גידול שמספקים לו מקומות מסתור. שמו ניתן לו בהשראת מבנה פניו המוארכות, המזכירות פני סוס. עיניו מסוגלות להביט לכיוונים שונים בו-זמנית, בדומה לזיקית, והזכרים נושאים את עוברי הסוסונים בכיסיהם.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
לחשוב מהר, לחשוב לאט
סיפורי אהבה רובוטיים
אוויר פסגות בכמוסות
סוסון הים איננו שחיין מוצלח במיוחד. זנבו חסר הסנפיר מקשה עליו לשוט בחופשיות, והוא מתנייע אט-אט במים בעזרת סנפירי הגב והחזה הקטנים שלו. ייתכן שדווקא המגבלה הזאת דחפה אצל סוסוני הים את התפתחות כישורי ההסוואה המצוינים של שינוי צבעים. מינים מסוימים של סוסוני ים אף מסוגלים לגדל על גופם קוצים או להעלים אותם לפי הצורך, דבר שמקל עליהם להידמות לאלמוגים ולמבנים ימיים אחרים בקרבתם. אם לא די בזה, מתברר שדווקא יכולת התנועה הדלה שלהם מקשה על טורפים לזהות אותם. אחד מהכלים החשובים ביותר בהסוואתם הוא זנבם המרובע, שמאפשר לסוסוני הים להיאחז בעשבי ים ואלמוגים, לשמור על יציבות ולהימנע מתנועה שעלולה להסגיר את נוכחותם.
3 צפייה בגלריה
זנבו של סוסון הים בנוי מלוחות עצם (באדום, ירוק, צהוב, כחול) שמקיפים את חוליות עמוד השדרה (בוורוד). שלד סוסון הים (שמאל), חתך רוחב של הזנב במצב רגיל (ימין למעלה) ובהפעלת כוח מעיכה (ימין למטה)
(צילום: מתוך Porter et al., 2015)
שילוב של חוזק וגמישות
הזנב של סוסון הים בנוי מכמה פרקים, שכל אחד מהם מורכב מארבעה לוחות בצורת האות L שמקיפים את עמוד השדרה המרכזי. המפרקים בין הלוחות מאפשרים תנועות כיפוף ופיתול שבהם הלוחות מחליקים זה על זה.
החוקרים שיערו שהמבנה המרובע נותן לסוסון הים יתרון על פני המבנה העגול הנפוץ, משתי בחינות לפחות: עמידות והגנה מפני לחץ חיצוני, ושיפור הגמישות ויעילות התנועה לצורך אחיזה. כדי לבחון את השערתם לקחו זנב של סוסון ים וסרקו אותו באמצעות טומוגרפיה ממוחשבת (CT), כפי שעושים בבתי חולים כדי לדמות רקמות פנימיות של חולים אנושיים. בעזרת התובנות שקיבלו כך על מבנהו הפנימי של הזנב הם יצרו במדפסת תלת-ממד שני דגמים של הזנב. דגם אחד ייצג זנב מרובע טבעי של סוסון הים, והשני ייצג את רוב מרכיבי הזנב, אבל מבנהו היה עגול.
שני הדגמים עברו שורה ארוכה של מבחנים ובדיקות, כגון עמידות ללחץ חיצוני ויכולות הכיפוף והפיתול שלהם. בין השאר החוקרים חבטו בדגמים בפטיש גומי המדמה פגיעה חדה, ומדדו את השפעת הפעולה על מבנה הזנב ואת יכולת ההתאוששות שלו. בנוסף דחסו את הדגמים מכל מיני כיוונים כדי להשוות את יכולות ההתעוותות וההתכווצות של כל אחד מהם, ובחנו את זוויות הכיפוף המרביות שלהם על ידי עיוות ידני ומדידת זווית הפיתול המרבית בין המקטעים והלוחות.
מההשוואה עלה כי הדגם המרובע איפשר קצת פחות פיתול וכיפוף לעומת הדגם העגול, אך המבנה שלו היה חזק ועמיד יותר. במבחני הכיפוף והפיתול הדגם הריבועי חזר לצורתו המקורית מיד אחרי שהחוקרים חדלו לעוות אותו, ואילו הדגם הגלילי נשאר מעוות בחלקו. במבחני הדחיסה המבנה המרובע הפגין יכולת עדיפה להתכווץ, דבר שמעיד על גמישות רבה יותר, עמידות גבוהה ללחצי כיווץ והגנה טובה יותר על עמוד השדרה הפנימי.
יתרון אבולוציוני
המחקר מראה אם כן שצורתו המרובעת של הזנב אכן מספקת יתרון לסוסוני הים. זנבם חזק ועמיד היטב לפגיעות חיצוניות, ומבנהו מצמצם את הסכנה שהזנב יתעוות בזווית חדה מדי שעלולה לפגוע בעמוד השדרה הפנימי. המסקנה הזאת מחדדת גם את הידוע לנו על ההתאמה הפיזיולוגית של סוסון הים לאתגרים הסביבתיים שעימם הוא מתמודד. הוא אומנם לא פיתח כישורי שחייה שיאפשרו לו להימלט מטורפים, אך יכולת ההסוואה הגבוהה שלו, ובכלל זה השימוש היעיל שלו בזנבו, עוזרים לו לשרוד.
האבולוציה, במהותה, היא רצף של שינויים גנטיים אקראיים שמצטברים אט-אט לאורך הדורות. אלה מהם שמעניקים לפרט יתרון משמעותי שמשפר את סיכוייו להעביר את תכונותיו לצאצאיו, יישמרו ויתפשטו באוכלוסייה. זנבות התפתחו אצל מינים שונים שהקשר הגנטי ביניהם רחוק מאוד. כך שאפשר לומר שסוסון הים סיגל לעצמו זנב בעל צורה ייחודית ומיטבית לצרכיו, ושהיתרונות המכניים שהוא מעניק לדג המוזר עולים על אלה של הצורה העגולה הרווחת העולם החי.
מיכאלה צינקין, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
