Kertenkele Kuyruğu Paradoksu: Kertenklelelerin Kuyruğu Nasıl Hem Vücuda Sıkı Sıkıya Yapışık Olup, Hem Gerektiğinde Hızla Kopabilir?

Çoğu hayvan, hayatları ve uzuvları arasında seçim yaparken, uzuvlarını feda etmeyi tercih eder. Uzuv bırakma yeteneği, ototomi veya kendi kendine ampütasyon olarak da bilinir. Bir köşeye sıkıştırıldıklarında, örümcekler bacaklarını, yengeçler pençelerini düşürür ve bazı küçük kemirgenler deri dökerler.^{[1], [2], [3]} Hatta bazı deniz sümüklü böcekleri, parazitlerle dolu bedenlerinden kurtulmak için kendi başlarını koparırlar.^[4]

Ancak kertenkeleler, ototomiye başvuran en meşhur canlılardır. Birçok kertenkele, yırtıcılardan kaçmak için kuyruklarını bırakır - ki bu kuyruklar, koptuktan sonra da kıpırdamaya devam eder. Bu davranış, avcının kafasını karıştırır ve kertenkelenin geri kalanına kaçmak için zaman tanır. Manevra yapmaya, eşleri etkilemeye ve yağ depolamaya yarayan kuyruğu kaybetmenin zararları olsa da, yem olmaktan çok daha iyidir. Birçok kertenkele, kaybolan kuyruklarını yenileme yeteneğine de sahiptir.

Gary Nafis

Bilim insanları, bu anti-yırtıcı davranışını titizlikle incelediler; ancak onu çalıştıran yapıları hâlen tam olarak çözebilmiş değiller. Bir kertenkele kuyruğunu bir anda bırakabiliyorsa, hayati tehlike oluşturmayan durumlarda onu vücuda sıkı sıkıya bağlı tutan şey nedir?

Abu Dabi New York Üniversitesi'nde biyomekanik mühendisi olan Yong-Ak Song, buna "kuyruk paradoksu" diyor: Yani kuyruğun aynı anda hem yapışkan, hem de ayrılabilir olması... Dr. Song, bunu şöyle anlatıyor:

Hayatta kalabilmek için kuyruğunu hızla koparması gerekiyor. Ama aynı zamanda kuyruğunu da kolay kolay kaybetmemelidir.

Son zamanlarda, Dr. Song ve meslektaşları, yeni kesilmiş birkaç kertenkele kuyruğunu inceleyerek bu paradoksu çözmeye çalıştılar. Özel olarak denek sipariş etmek zorunda da kalmadılar: Dr. Song'un anlattığına göre, NYU Abu Dabi kampüsü zaten kertenkele kaynıyordu. Oltalara tutturulmuş küçük halkalar kullanarak, şu üç türden birkaç kertenkele topladılar: İki tür geko kertenkelesi ve Schmidt'in saçaklı kertenkelesi olarak bilinen bir çöl kertenkelesi.

The New York Times

Laboratuvara döndüklerinde, kertenkelelerin kuyruklarını parmaklarıyla çektiler ve onları ototomiye "ikna ettiler". Ortaya çıkan süreci, yüksek hızlı bir kamera kullanarak saniyede 3.000 kare hızında filme aldılar (kertenkeleler, bundan kısa bir süre sonra alındıkları yere bırakıldılar). Sonra bilim insanları, kıvranan kuyrukları bir elektron mikroskobu altında incelediler.

Mikroskobik ölçekte, kuyruğun gövdeden ayrıldığı her bir çatlağın mantar şeklinde sütunlarla dolu olduğunu görebiliyorlardı. Daha da yakınlaştıklarında, her bir mantar başlığının küçük gözeneklerle dolu olduğunu gördüler. Ekip, kırılma düzlemleri boyunca birbirine kenetlenen kuyruk parçaları yerine, her bir parçadaki yoğun mikro sütun ceplerinin sadece hafifçe temas ettiğini görünce şaşırdı. Bu, kertenkele kuyruğunun gevşek bir şekilde birbirine bağlı bölümlerden oluşan kırılgan bir yapı gibi görünmesine neden oluyordu.

Bununla birlikte, kuyruk kırılma düzlemlerinin bilgisayar modellemesi, mantar benzeri mikro yapıların birikmiş enerjiyi salmak konusunda çok iyi gösterdi. Bunun bir nedeni, her bir mantar başlığı arasının küçük gözenekler ve ufacık boşluklarla doldurulmasıdır. Bu boşluklar, çekme sırasındaki enerjiyi emerek kuyruğu sağlam tutar.

Bu mikro yapılar, çekmeye dayanabilirken, ekip, hafif bir bükülme sonucu kolayca parçalandıklarını keşfetti. Kuyrukların bükülme nedeniyle kırılma ihtimalinin, çekilmekten 17 kat daha fazla olduğunu belirlediler. Araştırmacılar, ağır çekim videolarda, kertenkelelerin kuyruklarını bükerek, etli kırılma düzlemi boyunca onları temiz bir şekilde ikiye böldüklerini gördüler.

17 Şubat 2022 günü Science dergisinde yayınlanan bulguları, bu kuyrukların sağlam ve kırılgan arasındaki mükemmel dengeyi nasıl sağladığını gösteriyor.^[5] Dr. Song şöyle diyor:

Bu, Goldilocks ilkesinin doğadaki bir modele uygulandığı güzel bir örnek.

Hindistan Kanpur Teknoloji Enstitüsü'nde kimya mühendisi olan Animangsu Ghatak'a göre, bu kertenkele kuyruklarının biyomekaniği, kertenkelelerin ve ağaç kurbağalarının ayak parmaklarında bulunan yapışkan mikro-yapıları andırıyor.^[6] Çalışmaya dahil olmayan Dr. Ghatak şöyle diyor:

Yapışma ve ayrılma arasındaki denge doğru olmalı; çünkü bu, bu hayvanların dik yüzeylere tırmanmasını sağlıyor.

Hayvanların ayaklarının, mantar şeklindeki başlıklardan oluşan milyarlarca minik kılla kaplı olduğunu da ekliyor.

Araştırmacılar, kertenkelelerin kuyruklarını boşaltmasına izin veren süreci anlamanın; protez, deri grefti veya deri bandaj takmak için yararlı olabileceğine ve hatta robotların kırık parçaları atmasına yardımcı olabileceğine inanıyor.

Fakat Dr. Song'un en çok heyecan duyduğu şey, sonunda kampüsteki canlıların yırtıcılardan nasıl kurtulduğunu anlamış olmak. Sözlerini şöyle bitiriyor:

Bu proje tamamen merak odaklıydı. Sadece etrafımızdaki kertenkelelerin kuyruklarını nasıl bu kadar çabuk koparabildiklerini bilmek istedik.