حیوانات دنیا را چگونه درک می کنند؟

درباره حواس خود بیندیشید. در همین لحظه، میلیون ها فوتون نور به صورت شما برخورد می کنند و دو کره آبکی که درون جمجمه سر شما جا خوش کرده اند، آنها را به درون راه می دهند. اینها چشمان شما هستند که عدسی هایشان نهایت تلاش خود را می کنند تا فوتون های راه یافته را به موثرترین شکل، به سمت توده کوچکی از سلول ها در قسمت انتهایی شبکیه هدایت کنند تا پس از بمباران آن، به شکل پیام های عصبی به سمت مغز بروند. خارق العاده است، نه؟

قرن ها طول کشید تا دانشمندان دریابند حواس ما چگونه کار می کنند. اما تکلیف حیوانات چه می شود؟ آیا ما هرگز می توانیم بفهمیم دیگر جانوران دنیا را چگونه می بینند و درک می کنند؟ در کمال شگفتی، پاسخ این پرسش مثبت است و علم موفق به کشف حواسی شده است که بشر تنها می تواند رویایی داشتنش را در سر بپروراند.

حیوان بودن چه حسی دارد؟ شاید یافتن پاسخ چنین پرسشی غیر ممکن به نظر برسد، اما علم بشری توانسته است ما را به ژرفای دنیای این ساکنان حیات وحش ببرد. در این مقاله شما می توانید با دانشمندان پیشرو و یافته های آنها – از نقش میکروسکوپ و کشف شولتز تا ایده های پیشگامانه گریفین و نقش خفاش ها – آشنا شوید.

میله ای ها و گیرنده ها

برای بخش عمده ای از تاریخ بشر، نحوه درک دنیا بوسیله حیوانات راز بزرگی بود. اگرچه افلاطون حواس پنجگانه کلاسیک – بینایی، بویایی، چشایی، شنوایی و بساوایی – را تقسیم بندی کرده بود، اما هیچکسی نمی دانست این حواس چگونه عمل می کنند. برای توضیح این حواس، متفکران به نیروهایی حیاتی متوسل می شدند که از اندام های حسی ما به سوی مغز جریان می یافتند.

با اختراح میکروسکوپ دانشمندان توانستند بدن انسان و دیگر جانوران را به شیوه ای جدید و انقلابی مورد کاوش قرار دهند. بالاخره آنها توانسته بودند نگاهی به اندام های حسی بیندازند و کشف کنند که این اندام ها از چه چیزهایی ساخته شده است. کره چشم نقطه آغاز خوبی بود.

اگرچه نخستین پیشگامان استفاده از میکروسکوپ مانند آنتونی فان لیوونهوک (Antonie van Leeuwenhoek) در دهه 1720 سلول های میله ای شکل و مخروطی شکل عجیبی را در قسمت انتهای کره چشم مشاهده کردند، اما کالبدشناس آلمانی ماکس شولتز (Max Schultz) بود که برای اولین بار، ساختار سلولی چشم را در سال 1834 توصیف کرد و فراوانی این دو دسته عجیب سلول ها را در شبکیه چشم توضیح داد.

شولتز کالبدشناس تطبیقی فوق العاده ای بود. با بررسی شبکیه چشم جانوران شب رو مثل جغدها، خفاش ها، موش های کور و جوجه تیغی، او متوجه شد سلول های مخروطی در این جانداران از فراوانی به مراتب کمتری در مقایسه با شبکیه چشم انسان برخوردار است و در عوض، سلول های میله ای به وفور یافت می شوند. بر همین اساس، شولتز این ایده را مطرح کرد که سلول های میله ای مسئول دریافت نور در شرایط کم نور و تاریک هستند و سلول های مخروطی برای دید رنگی کار می کنند. بعدها مشخص شد که حق با شولتز بوده است.

یافته های شولتز گام بلندی برای درک ما از حواس بود. برای اولین بار، دانشمندان می توانستند تایید کنند سلول های خاصی در سراسر بدن ما پراکنده اند که وظیفه شناسایی اطلاعات حسی مختلف را بر عهده دارند، سلول هایی که سلول های گیرنده نام دارند. این سلول ها حیاتی ترین بخش دستگاه حواس ما انسان ها می باشند که پیوسته در حال جمع آوری اطلاعات از محیط اطراف مان هستند.

داستان حواس حیوانی

اما نکته جالب تر این است که سلول های گیرنده مشابهی بارها و بارها در دنیای حیوانات کشف می شدند. برای مثال، همه پستانداران در چشمان خود سلول های مخروطی و میله ای دارند؛ زیرا همه ما از نیای مشترکی فرگشت یافته ایم. انتخاب طبیعی، اندام های حسی را در پستانداران از نو اختراع نکرد، بلکه تنها اصلاحات اندکی متناسب با نیاز هر جانور در آن ایجاد کرد. بر همین اساس چشم ها، گوش ها و بینی ما دقیقاً مثل سگ ها، گربه ها و بوفالوها کار می کند.

بطور مشابه ما صداهای دنیای بیرون را به این دلیل می شنویم که امواج صوتی در مجاری گوش پستانداری ما تقویت می شود و پیشامدگی های انگشت مانند تخصصی را در سلول های حسی اعماق سر ما تحریک می کنند. همچنین مزه غذاها از طریق 50 تا 100 سلول گیرنده که داخل هر کدام از پرزهای چشایی ما قرار دارند، شناسایی می شود که هر یک از این سلول ها قادر هستند به مولکول های خاصی در دهان ما چفت شوند. وقتی این پیوند برقرار می شود، سلول های گیرنده پیام هایی الکتریکی به سوی مغز ارسال می کنند که تقریباً بلافاصله با حس خوشمزگی یا بدمزگی غذاها تفسیر می شوند.

در حقیقت از طریق تحلیل میکروسکوپی تعداد این گیرنده ها در جانوران مختلف، ما دقیقاً می دانیم که سلاح های حسی انسان در مقایسه با رقبای حیوانی تا چه حد ابتدایی و ضعیف است. برای مثال، گیرنده های بویایی سگ ها 40 برابر انسان است که در برخی از نژادها به 300 میلیون سلول بالغ می شود. بر همین اساس، سگ ها علاوه بر شناسایی رایحه های مختلف این توانایی را دارند که برای تشخیص سلول های سرطانی، مواد مخدر و حتی مواد منفجره آموزش داده شوند. در مقایسه با انسان، بویایی سگ و بسیاری دیگر از حیوانات نوعی ابرحس به شمار می رود.

اگرچه اساس حواس حیوانات مختلف مشابه است، اما هر کدام ریزه کاری های خود را دارند. برای مثال، مارها چندین سازگاری حسی مختلف کسب کرده اند که در شکار طعمه به آنها کمک می کند. زبان معروف مارها در این میان نقشی مهم بر عهده دارند. این زبان دو شاخه، مولکول های بوی موجود در هوا (یا آب) را جذب می کند و آن را به اندامی در انتهای دهان جانور موسوم به اندام یاکوبسن منتقل می کند؛ اندامی که در مارمولک ها، فیل ها، موش ها و بسیاری دیگر از حیوانات هم یافت می شود. در این اندام مولکول های بو به سلول های گیرنده متصل می شوند، سیگنال های الکتریکی شلیک می شوند و – در خصوص مارها – مغز تصمیم می گیرد شدت بو در کدام شاخه این زبان دو شاخه قوی تر است. سپس جانور گرسنه مسیر خود را به آن سمت تغییر می دهد.

ابرحواس ناشناخته

بینایی، بویایی، شنوایی، چشایی و بساوایی؛ برای دانشمندان اوایل قرن بیستم به نظر می رسید پرده از راز همه چیز برداشته شده است. آنها به این نتیجه رسیدند حق با ارسطو بود و اکنون آنها درک کاملی از سلول های حسی در انسان و همه جانوران دارند؛ همان ماجرای سلول های گیرنده.

تنها مشکل کوچکی در این میان وجود داشت؛ خفاش ها. این جانوران چشمان کوچکی داشتند که به نظر برای هدف خود مناسب نبودند. با وجود این، جانور به خوبی می توانست در شب پرواز کند و حتی بیدها و حشرات را هنگام پرواز شکار کند. به نظر می رسید که آنها از حسی متفاوت از دیگر جانوران و از جمله انسان بهره می برند. پرسش اینجا بود که آنها این حس را از کجا آورده اند؟ آیا واقعاً چنین چیزی وجود داشت؛ یک ابرحس؟

در کمال شگفتی پاسخ این پرسش تا دهه 1940 کشف نشد. با وجود دانشمندان زیادی که تلاش کردند پرده از این راز بردارند، سرانجام معما به دست دو دانشمند شجاع آمریکایی حل شد؛ دونالد گریفین (Donald Griffin) و رابرت گالامبوس (Robert Galambos).

بین سال های 1939 و 1941 گریفین و گالامبوس با آزمایش های فراوانی در یک اتاق تاریک راز خفاش ها را کشف کردند؛ این جانوران امواج فراصوتی منتشر می کردند و پژواک بازگشتی آنها را تحلیل می کردند تا نقشه ای سه بعدی از دنیای اطراف ایجاد کنند. گریفین این حس را پژواک جایابی نامید که نوعی مکان یابی صوتی است. این حسی بود که ما انسان ها فاقد آن هستیم.

راهنمایی: فراصوت امواج صوتی هستند که فرکانس هایی بالاتر از حد شنوایی انسان (محدوده 20 تا 20 هزار هرتز) دارند. در نتیجه ما قادر به شنیدن آنها نیستیم.

اگرچه این توانایی برای ما بسیار بدیهی به نظر می رسد، اما 75 سال پیش، حتی فکر کردن به موضوع ابرحواس بسیار منازعه آمیز بود. پس از این کشف گریفین این گونه نوشت: «رادار و سونار هنوز پیشرفت هایی به شدت طبقه بندی شده در صنایع نظامی هستند که بسیاری حتی از آنها آگاهی ندارند. این موضوع که خفاش ها ممکن است مجهز به ابزاری باشند که بسیار مشابه دستاوردهای اخیر مهندسی الکترونیک است، نه تنها از نظر بسیاری از مردم ناممکن می نماید، بلکه حتی باعث ترس آنها می شود.»

گریفین به دانشمند حس شناس برجسته ای تبدیل شد و خفاش ها به نقش الهام بخش خود ادامه دادند. با کمک همکارش او جزئیات بیشتری از نحوه شکار خفاش ها از طریق این حس جدید را کشف کرد؛ اینکه چگونه جانور بین گونه های مختلف طعمه ها تمایز قائل می شود یا اینکه چگونه حتی برخی گونه ها می توانند موجک های سطح آب را قرائت کنند و به کمک آن بی مهرگان غرق شده در دریاچه ها و برکه ها را شکار کنند. از آن دهه به این سو گریفین و گالامبوس دانش عصب رفتارشناسی (Neuroethology) را بنیانگذاری کردند؛ کاوش در دنیای حواس حیوانات بتدریج مشخص شد خفاش ها تنها یکی از بسیاری از حیواناتی هستند که از سونار استفاده می کنند. از دیگر جانورانی که مجهز به این حس هستند می توان به نهنگ های دندان دار، دلفین ها و برخی پرندگان مانند بادخورک و مرغ روغن اشاره کرد. همچنین شواهدی وجود دارد که انسان های نابینا استعداد استفاده از این حس را دارند.

فعال کردن ابرحواس

طی چند دهه گذشته دانشمندان کشف کرده اند جانوران از طیف وسیعی از ابزارهای حسی مختلف بهره می برند که انسان ها می توانند رویای آن را در سر داشته باشند؛ زنبورهای عسل می توانند پرتوهای فرابنفش نور را ببینند، کوسه ها و دلفین ها قادر هستند از طریق شناسایی الکتریسیته بدن، طعمه خود را شکار کنند یا پرندگان هزاران کیلومتر را با استفاده از قطب نمای درونی بدن شان مهاجرت می کنند.

گونه های مختلف مارها هم قادر هستند با استفاده از تابش فروسرخ منتشر شده بدن طعمه های خونگرم، آنها را شکار کنند؛ عنکبوت هایی هستند که کشش های مکانیکی اعمال شده به بدن شان را برای ارزیابی نیرو و ارتعاش ایجاد شده در محیط اطراف تفسیر می کنند؛ ماهیانی وجود دارند که قادر به شناسایی امواج فشاری منتشر شده در آب و استفاده از این اطلاعات برای اصلاح شناوری خود هستند. دانش عصب رفتارشناسی هنوز در حال پیشرفت است و بدون شک ابرحواس فراوان دیگری وجود دارد که هنوز باید کشف شود.

راهنمایی: فروسرخ، تابش الکترومغناطیسی است که در انتهای طیف نور مرئی قرار دارد. این امواج عمدتاً از سوی اجسام گرم منتشر می شوند و برای چشم انسان نادیدنی هستند.

ما جانوران ساکن زمین هر لحظه در بمباران حجم وسیعی از اطلاعات محیط پیرامون خود هستیم؛ اما با کمترین دردسر تنها اطلاعاتی را که برای زنده ماندن به آن نیاز داریم، پالایش و انتخاب می کنیم. همه عمر خود را مشغول اینکار هستیم. این پیام ها به شکل جریان های عظیم پالس های الکتریکی به سمت مغز ما شلیک می شوند و مغز هم تقریباً به راحتی آنها را تفسیر می کند، اما برای اینکار، میلیون ها سال نیاز بوده است تا انتخاب طبیعی و فرگشت این توانایی ها را صیقل بدهد و به نقطه فعلی برساند تا امروزه زیست شناسان تجربی و عصبی رفتارشناسان بتوانند پرده از راز آنها بردارند. کنایه آمیز اینکه خفاش ها که زمانی موجوداتی با نقص حسی شناخته می شدند، حیوانی هستند که به ما بیشترین کمک را برای کشف این حواس شگفت انگیز و خارق العاده کرده اند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «حیوانات دنیا را چگونه درک می کنند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله محمود حاج زمان در مجله دانستنیها، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.